Размещено на http://www.allbest.ru/

Функциональная сущность прикладного прогнозирования

Три источника инженерных и организационных знаний

План создания нового изделия (конструкции, технологии) реализуется успешно, если он обоснован, т. е. при выборе замысла и последующем составлении плана тщательно оценены и согласованы три основные источника знания для проектирования системы:

А. Архив фактов машиностроения, как недавних, так и ставших достоянием истории. Знания о них мобилизуют и привлекают для проектирования на основе выявленного множества прототипов, а также близких и отдалённых аналогов замысла.

Б. Прогностический массив предполагаемых событий машиностроения. Здания, которые будут содержаться в детальных отчетах об этих событиях и достижениях, вероятно, будут полезны для проектировщиков и позволят сэкономить усилия коллектива по ряду направлений. Эти знания имеют вероятностный характер и привлекаются для разработки в ходе инженерного прогнозирования. Они могут, по аналогии, быть объединены под термином "прогнотип".

В. Реальные творческие возможности коллектива разработчиков и соисполнителей, которые позволят получить новые знания для проектирования путем испытаний образцов, изобретений и исследований. Эти пока не существующие знания, в конечном итоге, позволят реализовать замысел и тем самым выполнить техническое задание.

Важно отметить, что группы А, Б и В есть по сути однородные части одного и того·же информационного объекта - инженерного знания, которое в.конце концов "материализуется" и "застывает" в готовом образце изделия (конструкции, технологии) при этом группа А - это достоверные инженерные данные, в то время как группы Б и В - это данные, которых еще нет к началу разработки, но которые могут появиться. Состав групп Б и В и вероятностные характеристики "анонсируемых" данных зависят исключительно от умения руководителей разработки предвидеть развитие техники данного типа под влиянием двух различных факторов:

а) профессиональной квалификации и устремлений разработчиков возглавляемого ими коллектива,

б) обнаруживаемой стратегии технологического мира в данной области машиностроения.

Обсудим процедуру инженерного прогнозирования, основанную на внешних информационных источниках, т. е. рассмотрим методы сбора и принципы организации сведений группы Б.

Располагая картиной предвидимого будущего и достаточно точно предсказывая содержательный состав заимствуемых со стороны данных, руководители разработки могут до поры до времени оттягивать даты начала НИР и ОКР неглавных направлений вплоть до получения по ним извне хороших "задельных" данных. Такая тактика "разумного эгоизма" позволяет экономить средства·, отпущенные на разработку.

Именно в обоснованном оттягивании начала второстепенных, но очень ресурсоёмких НИР и ОКР, инженерное прогнозирование приобретает смысл и функциональное назначение.

Обсуждаемую процедуру прогнозирования преднамеренно ограничим рамками какого-либо частного семейства техники, чтобы более четко ощутить основные особенности исследуемого процесса предвидения.

Тактика "разумного эгоизма" и инженерное прогнозирование

Пока коллектив конструкторов разрабатывает конкретную конструкцию с требуемыми характеристиками, остальной мир машиностроения не стоит на месте, и другие коллективы получают новые результаты в той же области. Случается, что один и тот же элемент новизны конструкций одновременно реализуется в нескольких разработках разными специалистами в разных странах или в одной и той же стране в рамках одной отрасли машиностроения, но в разных семействах техники.

Естественно, что в таких условиях возникает желание заимствовать и приспосабливать конструктивные решения, сделанные другими разработчиками, в целях экономии собственных времени, средств и усилий.

Сформулируем тактику "разумного эгоизма" более точно. Рассмотрим круговую диаграмму и покажем, почему конструкторам данного коллектива до поры до времени выгодно прорабатывать в плановом порядке только то, что никакой другой коллектив лучше них не сделает.

Пусть разработка новой системы закончена. Посмотрим, какой финал был бы встречен разработчиками с наибольшим удовлетворением.

В ходе разработки конструкторы останавливали свое внимание и тратили время и силы на получение и осознание следующих групп научно-технических достижений (рис. 17):

бНАБЛ - группы конструкторских решений блоков и узлов, рассмотренных вместе с множеством конструкций-прототипов в процессе стабилизации образа замысла;

бИСП - группы решений, взятых из прототипов и использованных в данном образце конструкции;

вНАБЛ - группы рассмотренных (наблюдённых) за время разработки изделия конструкторских решений, сделанных в других коллективах;

Рис. 17.

вИСП - группы решений, заимствованных из разработок других коллективов;

гНАБЛ - группы решений, изобретенных в ходе разработки членами данного коллектива;

гИСП - группы решений, изобретенных в ходе разработки членами данного коллектива и использованных в изделии.

Используем для обозначения стоимости работ по той или иной группе ч квадратные скобки - [ч]. Например, [бИСП] будет означать стоимость работ по мобилизации решений, взятых из прототипов. Тогда при изолированной разработке в любом случае естественно потребовать, чтобы:

В стоимостном выражении тактика "разумного эгоизма" будет; представлена отношением

Технологическое же требование конструктивной преемственности можно записать следующим выражением:

При этом стоимость разработки исчисляется как

,где - стоимость "мобилизации" архивных данных, - стоимость получения данных со стороны, - стоимость ассимиляции заимствуемых данных.

Экономический эффект от тактики "разумного эгоизма" исчисляется как

Для большинства разрабатываемых систем эта величина относительно высока. Так, по данным проекта "Хиндсайт" [1], для большинства систем вооружения она достигает почти 150% фактической стоимости разработки. Отсюда "банально ясно", почему необходимо всемерно улучшать методы хранения и мобилизации прошлых решений и методы слежения за, другими разработками и оперативного заимствования подходящих решений.

Процесс заимствования можно существенно улучшить и направить, если заранее достаточно точно предвидеть стратегию всего технологического мира, например, в областях машиностроения, связанных с данным семейством техники, наметить конкретные разработки, за успехами которых надо внимательно следить.

Описания этих разработок служат первоначальными поисковыми предписаниями для информационного обеспечения конкретной разработки. Множества первоначальных поисковых предписаний оказываются различными в зависимости от характера замысла, поэтому, исходя из содержания образа замысла и накопленного массива прогностических данных, необходимо точно определить механизм, который порождал бы множество имён конкретных сторонних разработок, за которыми выгодно следить.

Для этого в первую очередь надо задать способ стандартной переработки и проверки данных, полезных для прогнозирования, причем этот способ не должен зависеть от формы поступающих данных и от авторитетности их источников.

Задача создания фактографической системы для инженерного прогноза

Способность "видеть сквозь туман будущего" [2] чрезвычайно полезна при разработке конструкций из конкретных семейств техники (например, турбореактивные двигатели, самолеты вертикального взлета и посадки, реакторы на быстрых нейтронах, магнитные гидродинамические генераторы, ЭВМ и т. д.) Под семействами технических систем здесь понимается, как и в [3] устойчивая, длительно существующая категория образцов техники..

Эта способность базируется на профессиональном опыте и интуиции, а также -на изучении ряда "ориентированных в будущее" документов. Рассмотрим типы этих документов.

В первую очередь, это - главные плановые документы, определяющие техническую политику стран, отраслей, концернов, фирм и международных объединений в конкретной области машиностроения. "Факты" будущего, анонсируемые в этих документах, имеют наибольшую вероятность свершения, так как за ними стоят большие надежды, уверенность высококлассных специалистов и они обоснованы большими капиталовложениями.

Такие документы и анонсируемые в них факты должны быть внесены в фактографическую систему в первую очередь. Документами названного типа, в частности, являются:

? статьи государственных бюджетов по конкретным направлениям научно-технического прогресса;

? технические документы конкурсных разработок;

? технические документы о принятых решениях по разработке систем;

? документы с результатами испытаний макетных, экспериментальных и опытных образцов новой техники,

? документы, характеризующие основательность и объемы подготавливаемых к серийному производству изделий, и т. д.

Вторую менее значимую, но более многочисленную группу составляют технически содержательные документы, выполняющие функцию защиты экономических интересов "субъектов права" различного ранга. Это патенты, значение которых для прогнозирования до последнего времени преувеличивалось, хотя уже из.некоторых определений "бумажные", "отпугивающие", "заградительные", "досаждающие", "дезинформирующие" [4] ясно, что требуется тщательная обработка патентов и более внимательное отношение к патентуемым техническим достижениям. Полезными могут оказаться рекламные проспекты фирм, справочные материалы международных выставок, опубликованные прогностические высказывания специалистов и т. д.

Иногда полезными для фактографической системы могут оказаться документы и сведения весьма далекие, на первый взгляд, от данной отрасли машиностроения. В упоминаемой выше книге [2] содержатся убедительные примеры, подтверждающие это. В инженерном прогнозировании факты сами по себе не утверждают ничего, но совокупность "взаимодействующих" фактов может дать очень много.

Документальный массив, из которого могут быть взяты данные, полезные для прогнозирования, чрезвычайно обширен. Достаточно сказать, что по семейству самолётов в год в среднем появляется до 10 тыс. значимых патентов; в области электроники ежегодный прирост - свыше 15 тыс. значимых патентов.

В связи с этим возникает потребность в фактографической системе, которая поглощала бы все множество этих ориентированных в будущее документов и перерабатывала бы их в форму, удобную для прогнозирования. Основные требования к такой фактографической системе можно сформулировать следующим образом:

? переработав некоторую совокупность, анонсируемых фактов, система не должна "забывать", кто их автор или из какого документа они взяты;

? система не должна препятствовать ни одной подборке фактов в их взаимодействии друг с другом, независимо от того, какова относительная доля исторических фактов и анонсируемых фактов в данной подборке. Образно говоря, факт должен быть "абсолютно открыт" для воздействия на него со стороны других фактов, как прогнозируемых, так и исторических;

? любой разумной подборке фактов должно приписываться её вероятное конкретно-историческое значение. Система, как минимум, должна давать все данные о том, что, кем, где и когда может быть разработаю), и

? насколько доступными будут данные об этих достижениях для данного коллектива разработчиков.

Итак, можно констатировать, что·первой задачей в инженерном прогнозировании является задача создания "стартовой" фактографической системы, которая накапливает данные о предполагаемых событиях машиностроения, разбросанные в самых равных документах и полезные для прогнозирования развития конкретного семейства техники.

Исходная информационная модель

В работах [5, 6] нами был введен объект, который содержит сведения трех видов:

? альтернативы, которыми располагает конструктор при выборе схемы технического устройства· (КОНСТРУКЦИЯ);

? альтернативы, которыми располагает технолог при выборе способа производства этого типа устройств (ТЕХНОЛОГИЯ);

? альтернативы, которыми располагают потребители при выборе условий эксплуатации устройства (СРЕДА).

Этот односвязный объект назван комбинаторным деревом блоков (КДБ) и предложен в качестве основного целостного объекта при упорядочении прогнозирования развития техники.

КДБ может служить технологической памятью и обеспечивать все основные ее свойства·: открытость, связность, семантический прием сообщений.

Дерево блоков.

Технические системы как предмет конструирования могут последовательно разбиваться на все более мелкие блоки вплоть до неразборных деталей.

По последовательному функциональному разбиению· техническую систему можно уподобить многоуровневому дереву блоков. На рис. 18 изображено некоторое дерево блоков (неделимые блоки обозначены кружками) в двух исполнениях - традиционном и круговом (верх и низ рисунка, соответственно).

Рис. 18. Комбинаторное дерево блоков

Взяв в качестве исходного дерево блоков любого образца технической системы, можно провести в нем ряд "подстановок". Можно начать с простых подстановок, когда заменяют материал, из которого изготовлена деталь. Имея К альтернатив, получим / новых различающихся конструкций.

Возможные замены будем изображать в виде альтернативной линейки, как показано на рис. 19, на которой неделимые блоки изображены в виде шайб.

Альтернативной замене подлежат не только материалы деталей - почти на любом из уровней разбиения можно дать альтернативы для схемных решений. Например, в механотроне в качестве источника потока электронов можно назвать: электронную пушку, катод прямого накала, катод косвенного подогрева, холодный катод с автоэлектронной эмиссией и т. д.

Рис. 19.

Если при разбиении систем на блоки составлен список, в котором учтены все возможные замены, то получается своеобразная память с прямым доступом, которую можно считать прототипом технологической памяти. Ее первое и основное свойство - открытость - .состоит в том, что любое новое техническое решение учитывается немедленно, для чего достаточно лишь нарастить соответствующие альтернативные линейки.

Альтернативные линейки всегда открыты для присоединения новых альтернатив, т. е. прототип технологической памяти оказывается открытым для новых знаний. При конструировании выбирают одно из решений в каждой альтернативной линейке. Графически это можно изобразить фиксированием скользящих стрелок в некоторых позициях во всех альтернативных линейках и удалением всех остальных (рис. 20). Однако скользящие стрелки могут быть остановлены в разном сочетании на самых разных позициях линеек, в результате чего будет получено гигантское число вариантов конструкций данной системы. Это комбинаторное свойство возможностей выбора, которыми может располагать конструктор, было впервые исследовано и практически применено Ф. Цвикки [7].

Рис. 20.

Для того чтобы комбинаторное дерево можно было использовать в качестве памяти, необходимо осуществить два его пополнения:

? перейти за линию неделимых деталей системы и формировать дерево дальше, учитывая все варианты технологического оборудования и все варианты сборки при производстве соответствующих деталей и всей системы;

? каждому блоку поставить в соответствие перечень контактов с объектами внешней среды, которые могут иметь место от момента производства до момента выхода изделия из строя. Все возможные варианты контактов показывают в виде альтернативных линеек; контакт показывают как составную часть блока.

При пополнении комбинаторного дерева выбор заключается в установлении согласованной триады: КОНСТРУКЦИЯ - ТЕХНОЛОГИЯ - СРЕДА. Для выбора используются различные критерии, ограничения и численные методы дискретной оптимизации.

Имея пополненное трехсоставное комбинаторное дерево блоков, можно представить процессы развития данного семейства техники при искусственном ограничении выбора альтернатив в той или иной его части. Допустим, что в какой-то части дерева скользящие стрелки закреплены в заранее заданных позициях, а проблему предлагается решать комбинированием положения стрелок в оставшейся части дерева. На практике это бывает тогда, когда те или иные блоки требуется обязательно включить в будущую систему из экономических или иных соображений. Такая же ситуация возникает, когда для решения проблемы выделены средства, но эти средства ограничены, а кроме того их разрешено тратить на выработку нового "знания", например, касающегося только технологической части·дерева.

Комбинаторная структура.

Базисное понятие "комбинаторное дерево блоков" [6] трансформировано нами в понятие "комбинаторная структура", дающее целостное представление о семействе технических систем. Комбинаторное дерево блоков после первого и второго пополнений преобразуется в комбинаторную структуру (/(-структуру) - многоуровневую иерархическую модель семейства технических систем. Охарактеризуем основные свойства комбинаторной структуры и технологической памяти на его основе: избирательность смыслового приема; односвязность (семантическая связность); большой комбинаторный объем.

Наглядное представление "комбинаторной структуры" приводится на рис. 21, рис. 22 на примере летательных аппаратов иллюстрирует наличие иерархии выбора.

Фиксация уверенности специалистов

"Стартовая" фактографическая система дает лишь исходную информацию для сложного процесса инженерного прогнозирования, который осуществляется специалистами, способными предвидеть события будущего. Умение предвидеть успехи машиностроения и критически оценивать состоятельность намерений коллектива разработчиков является основой профессиональной уверенности инженера. Нужно, чтобы эта·уверенность не оставалась внутренней, а проявлялась, фиксировалась и становилась достоянием всего коллектива разработчиков. Но для этого необходимы однозначные и удобные правила фиксации уверенности и неизменная форма фиксации.

Мы предлагаем фиксировать уверенность специалиста в виде его ответов на задаваемые ему в стандартной форме вопросы, полнота набора которых гарантирована описанной исходной информационной моделью.

Отличительной чертой К-структуры как информационной модели является наличие в ней поясов альтернатив. Совокупность различных альтернатив выполнения блоков и узлов изделий данного семейства порождает комбинации, среди которых имеются как известные, так и неизвестные конструкции.



Рис. 21

Рис. 22

Дадим определение поясов альтернатив. Двинемся от центральной вершины комбинаторной структуры на ее периферию, т. е. к линии неделимых деталей. На любом пути, соединяющем вершину с какой-то деталью, обнаруживаются альтернативные линейки. Переберем все такие возможные пути и пронумеруем по порядку встречающиеся на них альтернативные линейки. Условимся первым поясом альтернатив называть множество ближайших к центральной вершине альтернативных линеек, которые при нумерации получили номер 1.

Рис. 23

Множество линеек, получивших при нумерации номер К, будем называть К-ым поясом альтернатив комбинаторной структуры.

Воспользуемся матричным способом отображения простых и сложных фактов машиностроения. Поставим в соответствие каждому m-му поясу альтернатив запоминающую матрицу , которую построим следующим образом.

Множество позиций альтернативных линеек данного пояса будем считать множеством входных символов матрицы (рис. 6). Если появилась некоторая новая конструкция, то в такой матрице это сразу же получит отражение. В самом деле, взяв дерево блоков этой конструкции, можно указать, какие альтернативы в ней использованы.

После этого достаточно проставить некоторый "запоминающий" символ (метку), например символ "1", на скрещении строки и столбца каждой пары альтернатив, чтобы запомнить, что данные факты имели место и что весь сложный факт (вся совокупность альтернатив), - в попарном расщеплении, - тоже имел место. Если же пара не встречалась, то . После того как приняты (и так "поверхностно" запомнены) данные по всем конструкциям, можно определить предварительную допустимость произвольной выборки по формуле:

где н - выборка, а индексы i, j, k, I', m = 1, ...,k, (K - последний пояс альтернатив комбинаторной структуры). Если D(v)=0, то такой выборке не соответствует никакой реальный факт машиностроения.

Если же D(v)=1, то выборке соответствует, по меньшей мере, некоторое множество сложных фактов машиностроения, т. е. реализованных конструкций, причем такое, что любая пара встречается хотя бы в одной конструкции этого множества.

В случае, когда при фиксации прошлого метка в некоторой ячейке матрицы регистрировала некоторую составляющую сложного факта технической реальности, метка в прогностической части К-структуры будет фиксировать в той или иной степени профессиональную уверенность инженера в ожидаемых событиях машиностроения и времени их наступления.

Полный набор различных актов фиксации уверенности и сущность этих актов становятся ясными после рассмотрения пополнения комбинаторной структуры смысловыми элементами для прогнозирования.

Пополнение комбинаторной структуры и фактографической пирамиды смысловыми позициями

Введём два необходимых определения. Назовем фактографической пирамидой совокупность запоминающих матриц всех поясов альтернатив (см. рис. 6, 7). Блок любой матрицы в фактографической пирамиде назовем фактограммой.

Рис. 24

Рис. 25

Здесь индексы a и b - фиксированные, j и l - скользящие. Индексы т, а и b будем употреблять как "адрес" для указания места фактограммы в пирамиде (например, в данном случае как "фактограмма m(а:b)").

Теперь можно довольно просто организовать прогностическую область К-структуры и фактографической пирамиды. На рис. 8 приведен условный пример одно-поясной К-структуры семейства летательных аппаратов.

"Историческая серия" этого семейства насчитывает 13 условных конструкций. Их имена даны в той части структуры, которая объединяет элементы конкретно-исторического значения для конфигураций узлов и изделий в целом. Конфигурации получаются путем набора позиций в части структуры, называемой "элементы конструкций". Соединение конфигурации с соответствующими ей элементами конкретно-исторического значения - позволяет увидеть структуру конструкции и её место в общем процессе прошлого развития семейства.

Точно так же можно организовать данные о предполагаемом будущем развитии этого семейства техники. Тогда из структуры будут извлекаться конфигурации, которых еще нет, а из области "элементы прогностического значения" - вероятные описания места этих конфигураций в будущем машиностроения.

Кроме того, в соответствии с прямым требованием к фактографической системе, должны извлекаться элементы, характеризующие предиктор [8], т. с. источник предсказуемых данных, на основе которых построена конфигурация. Несомненно, что будущие конструкции должны иметь прототипы. Часть этих прототипов известна и уже реализована.

Чтобы фактографическая система удовлетворяла второму требованию (система не должна препятствовать взаимодействию исторического и прогностического материала) Заметим, что в известной нам литературе, например [9 - 11], вопрос о вязи прогнозирования и конструктивной преемственности не ставится., элементы прогностического значения должны быть обработаны в структуре тем же способом, что и элементы исторического значения.

Таким образом, способы организации элементов прошлого и будущего не должны различаться и данные должны перерабатываться идентично. Проще всего это достигается продлением альтернативных линеек К-структуры в прогностическую область. Например (рис. 9), альтернативную линейку, изображающую в данном поясе ось времени, можно продолжить на требуемое количество позиций в будущее. Число позиций будет зависеть от интервала прогнозирования, а он, в свою очередь - от предполагаемой длительности разработки.

В альтернативную линейку 4.1. Тип двигателя можно добавить позицию 4.1 п 1.а 5. Ядерный двигатель (см. рис. 8). После этих двух пополнений в фактограмме 8:17 тем её ячейкам, которые возникли после пополнения, можно поставить в соответствие вопрос "Когда появятся летальные аппараты с ядерно-электрической двигательной установкой?". Если пополнены все линейки К-структуры, то фактограммам 1:17 можно поставить в соответствие вопросы о том, что и, когда появится в семействе летательных аппаратов. Для отличия фактов истории от прогнозируемых событий машиностроения их следует снабжать в фактограммах разными метками.

Рис. 26

На рис. 9 и 10 даны примеры пополнения фактограмм и расшифрован смысл вопросов, которые задаются экспертам для заполнения ячеек расширенных фактограмм. Попытка перечислить все вопросы, которые могут быть заданы специалисту по поводу развития данного семейства технических систем, впервые сделана в работе [6].

Рис. 27

Следует специально остановиться на форме, в которой задают вопросы, связывающие две шкалы - времени и развития. Эти шкалы связываются номинальной шкалой наименований блоков и узлов, отраженных в альтернативных линейках комбинаторной структуры. Символическое изображение вопросов следующее:

t = (Блi/Фj) = ?

f = (Блi/Т) = ?

Эти запросы расшифровываются так:

? когда блок Блi пройдет фазу развития Ц?

? на какой фазе развития будет находиться блок Блi; к моменту времени Т?

Ответ на вопрос любой формы дает новый материал, достаточный для проставления меток сразу в трех фактограммах. Например, если бы в 1945 году был получен ответ "турбовинтовой двигатель будет испытан на самолете опытной партии впервые в 1950 - I960 годах", то были бы проставлены прогностические метки в трех фактограммах 17:8, 18:8 и 17:18 (рис. 8). При этом метка в соответствующей ячейке фактограммы 17:18 уже могла быть поставлена при рассмотрении других альтернатив. Итак, при пополнении комбинаторной структуры смысловыми позициями для прогнозирования необходимо провести три условных процедуры:

? "удлинить" альтернативные линейки путем добавления новых альтернатив, описывающих блоки и узлы, которых нет ни в одной конструкции исторической серии, но которые по утверждению весьма авторитетных документов или компетентных лиц обязательно будут иметь место в конструкциях обозримого будущего;

? "ввести" в К-структуру новые линейки, необходимые для запоминания и оперативного воспроизведения описаний предикторов, т. е. тех документов, в которых содержатся прогностические высказывания, или тех фирм (или лиц), которые составили прогноз и т. п.;

? образовать "пустые" блоки-фактограммы в фактографической пирамиде (это те блоки, которые появляются на пересечении добавляемых отрезков альтернативных линеек с уже имеющимися линейками, а также между собой).

В результате этих процедур структура превращается в "запоминающее устройство", способное одинаково принимать любые (вне зависимости от документа) прогностические высказывания об образцах данного семейства систем. Пополненная таким образом К-структура составляет основу для "стартовой" фактографической системы инженерного прогнозирования.

Следующей задачей является перенос прогностических данных из различного рода документов в комбинаторную структуру.

Заполнение стартовой системы. режим работы экспертов. диалог

Переработка массива прогностических документов и высказываний и перенос их содержания в фактографическую пирамиду требует обостренного внимания и аналитических способностей. Сложность работы усугубляется, с одной стороны, наличием многих уровней смысла, соответствующих в пирамиде поясам альтернатив, с другой стороны, трудоемкость работы усугубляется большим количеством однообразных процедур заполнения ячеек фактограмм после "спектрального расщепления" сложного факта.

Система была бы идеальной, если бы специалист лишь расщеплял сложное прогностическое высказывание на его составляющие по уровням смысла, а на каждом уровне - по альтернативным линейкам, а ячейки соответствующих фактограмм заполнялись бы автоматически. Для автоматизации этой процедуры нет видимых препятствий точно так же, как нет возможности освободить специалиста от первой процедуры смыслового расщепления сложного факта.

Пусть переработаны все имеющиеся прогностические высказывания, т. е. в "пустовавшие" фактограммы занесена вся возможная на данный момент совокупность прогностических меток. Рассмотрим теперь режимы, в которых компетентный специалист может работать с фактографической системой.

Можно назвать три режима работы:

? работа с "нулевой гипотезой", т. е. с предположением о том, что существует некоторое истинное прогностическое заполнение фактограммы, которое будет "оправдано ходом времени". В этом случае эксперт в соответствии со своими домыслами заполняет "пустовавшую" до этого фактограмму, пытаясь "угадать" истинное заполнение. Работа с "нулевой гипотезой" трудоемка;

? работа с "ненулевой гипотезой", т. е. с фактограммой, которая уже заполнена в результате переработки ряда плановых, нормативных и других ориентированных в будущее документов. В этом случае эксперт может соглашаться или не соглашаться с отдельными элементами "ненулевой гипотезы", но его деятельность максимально облегчается содержательными формулировками и предварительной разметкой. Важно отметить, что специалист, исправляя ненулевую гипотезу по тем или иным позициям, может работать в режиме диалога с фактографической системой, при этом он может заказывать для себя разные сложные "футурибли" С франц. futurible, что означает "будущность"; подробнее об этом см. [9] с тем, чтобы проверить свои предположения и согласовать их с мщением специалистов технологического мира;

? работа в промежуточном (смешанном) режиме, когда не все фактограммы и не достаточно полно отражают будущее развитие семейства систем. Этот случаи ближе всего к реальной действительности. В смешанном режиме особую важность в ходе диалога с фактографической системой приобретают характеристика предиктора, которые эксперт может дополнительно потребовать. Учет характеристик предиктора и "взвешивание" прогностических высказываний на этом основании помогает эксперту сформулировать собственное мнение по тому же самому вопросу [8].

Диалог с фактографической системой позволяет специалисту менять представление о будущем той отрасли машиностроения, в которой он чувствует себя наиболее уверенно. Выработка временно фиксированного представления о специальной отрасли машиностроения, о ее будущем развитии приобретает творческий индивидуальный характер и может превратиться в самостоятельный вид деятельности.

По крайней мере, уже сейчас наблюдается разделение специалистов на "прорицателей" и "генераторов идей", которые конструируют будущее на уровне идей, и машиностроителей, занимающихся тем же, но на уровне материальных изделий [9 - 11]. Диалог с фактографической системой естественно уподобить процедуре итеративного прогнозирования, однако отличие состоит в том, что в диалоге творческая "инициатива" на стороне эксперта, тогда как в итеративных процедурах прогнозирования (ДЕЛФИ, ПЕРТ, RDE и т. д.) наоборот - эксперту задают последовательно всё более уточняющиеся вопросы для того, чтобы наилучшим образом мобилизовать его компетентное знание.

Прогнотипы - аналоги прототипов

Выявление множества прототипов на историческом фактографическом материале позволяет следить за тем, как далеко уходит замысел в область новизны и насколько соблюдается экономическое требование конструктивной преемственности.

На объединенном множестве исторических фактов и предполагаемых событий машиностроения оказывается возможным выявить объекты, аналогичные множеству прототипов и в то же время ориентированные в будущее. Множество этих объектов, соответствующих конкретному составу образа замысла, будем в дальнейшем по аналогии называть множеством прогнотипов.

Множество прогнотипов, выявляемое на каждом этапе преобразований замысла, позволяет следить за тем, как далеко уходит замысел в нетрадиционную область изысканий и насколько последовательно проводится тактика "разумного эгоизма". Это требует пояснений.

Итак, пусть зафиксирован образ замысла Озам. Его можно разделить па три непересекающихся подобраза:

где

Оист - элементы образа замысла, встречавшиеся в реализованных конструкциях исторической серии;

Опрогн - прогнозируемые элементы образа замысла, упоминаемые хотя бы в одном прогностическом высказывании и отраженные в фактографической системе;

Онов - новые элементы замысла, не встречавшиеся ни в реальных конструкциях, ни в замыслах и прогнозах других конструкторов.

Введем теперь вспомогательное понятие проект. Под проектом будем понимать информационный объект, являющийся частью прогностической фактографической системны, т. е. комбинаторной структуры, и обладающий шестью свойствами.

1. Проект содержит следующие объединенные по смыслу (метками в фактограммах) информационные элементы:

? имя предполагаемой конструкции изделия в целом или отдельно разрабатываемого узла;

? шифр или имя разработки;

? имя конструктора, руководящего разработкой; - название страны, в которой ведется разработка;

? название организации, фирмы или объединения, ведущего разработку;

? описание предполагаемых сфер применения и условий эксплуатации названных изделий;

? описание технологий производства предполагаемых изделий.

2. Ни один проект не содержит в себе другой проект целиком, то есть

3. В силу смысловой связности через ячейки фактограмм в рамки одного проекта могут попасть несколько позиций из одной и той же альтернативной линейки; этот факт является естественным отражением практики многократного резервирования разработки отдельных узлов изделия.

4. С учетом предыдущих свойств проект, вообще говоря, может изображаться как односвязный подграф комбинаторной структуры, имеющий сильно "прореженные" альтернативные линейки.

5. Разрешается смысловая привязка элементов проекта только вдоль строк фактограмм, соответствующих:

? имени конструктора;

? индивидуальному имени изделия, узла или блока;

6. Целостность проекта, извлеченного из К-структуры, и смысловая "индивидуальность" обеспечивается смысловой привязкой по блочной строке фактограмм вдоль строки, соответствующей имени "главного конструктора". Таким образом, от уровня к уровню учитываются возможные "подряды", "субподряды" и т. д., т. е. улавливается совокупность существующих и возможных производственных связей и поставок в технологическом мире.

Пусть теперь задан Опрогн. Составим для данного подобраза множество покрытий из проектов, имеющихся в прогностической части К-структуры:

Потребуем также, чтобы ни три каких s и t. Выберем те покрытия, которые составлены из минимального числа проектов. Объединив их, получим множество проектов, которое назовем множеством прогнотипов для данного образа замысла. Если замысел утвержден к разработке, множество прогнотипов позволяет выписать все дескрипторы для контроля за внешними источниками информации и информационного обеспечения разработки.

Возможные виды "футуриблей"

Тактика "разумного эгоизма" может проводиться на базе вероятностных моделей [12] после того, как выявлено множество ирогнотипов данного замысла.

Предполагая, что тактика "разумного эгоизма" может осуществляется и на интуитивном уровне, рассмотрим, какие "футурибли", т. е. отдельные картины общего процесса развития семейства систем, могут быть предложены руководителю разработки, когда он принимает решения [9[. "Футурибли" будем -рассматривать как средство удовлетворения информационных потребностей руководителей [13], (14).

Руководитель может потребовать список и образы "техники завтрашнего дня", т. е. те конструкции, возможное существование которых содержанием фактограмм не запрещается, а шкалой развития оценивается в целом как находящееся в фазах развития ее, 1, 2. Подробнее о фазах развития (шкале развития) см. [6].

Это множество конструкций может рассматриваться руководителем в самых разных информационных разрезах (например, он может потребовать составить списки по географическому признаку, т. е, по странам, или по именному признаку, т. е. по фамилиям главных конструкторов, или по фирмам и т. д.). Содержание К-структуры и фактограмм позволяет выполнить подобные требования.

Интересуясь особенностями подготовки производства, эволюцией технологии и тенденциями объемов выпуска, руководитель может потребовать данные по возможным конструкциям "сегодняшнего дня, то есть по тем, которые заполненными фактограммами допускаются, а шкалой развития оцениваются как находящиеся на фазе развития 4,5 (см. рис. 8),

Перечисленные требования можно выполнить благодаря тому, что мы строго ограничиваемся рамками конкретного семейства техники. Исходная "сверхплотная" списковая комбинаторная структура позволяет хранить многие футурибли в неразвернутом состоянии и строить их лишь тогда, когда в них возникает настоящая, а не предполагаемая потребность.

Как и прогностический массив, комбинаторная структура оказывается памятью, в которой нигде не хранятся образы, по эти образы могут быть построены путем конструирования изображений и последующего соединения с элементами конкретно-исторического или прогностического значения. Здесь процесс "воспоминания" ничем не отличается от процесса воспоминания фактов истории.

Это свойство комбинаторной структуры позволяет превратить его в инструмент исследований на базе информации о прошлом и будущем семейства техники. [В самом деле, в практике конструирования и создания розой техники встречаются ситуации, когда творческая активность специалиста проявляется не обязательно при виде испытуемых образцов новых изделий. Этот тезис (подтверждают многие исследования и практические результаты, полученные основателем морфологического метода конструирования и исследования Ф. Цвикки [7].

Процесс исследования на основе K-структуры аналогичен процессу выбора варианта - движение от центра структуры к периферии при соблюдении односвязности преобразуемого информационного объекта. Логика этого процесса полностью соответствует логике дедуктивного вывода, которая присуща только человеку и является сильнейшим оружием в руках исследователя.

Одновременно, с дедуктивным выводом исследователя, фактографическая система осуществляет индуктивный вывод, т. е. выбирает объекты на основании некоторого критерия и ограничений, двигаясь в противоположном направлении - от периферии /(-структуры к центру, до границы области, на которую уже распространился дедуктивный вывод. В результате между исследователем н фактографической системой происходит обмен данными, который можно квалифицировать как частный случай диалога [15], т. е. комбинаторная структура и специалист дополняют и усиливают "способности" друг друга в разделенных, независимых областях.

Таким образом, К-структура оказывается инструментом, способствующим предвидению, а через него и активному действию, то есть конструированию.

Выводы

Создателям новых технических систем весьма важно своевременно предвидеть положительное решение тех или иных проблем в остальном технологическом мире с тем, чтобы не тратить собственных ресурсов на разработку. Если предвидения точны, то можно оттягивать начало второстепенных НИР и ОКР вплоть до получения по ним хороших данных со стороны. Это позволяет сэкономить ресурсы, отпущенные на разработку, и направить их на улучшение именно новых характеристик разрабатываемой системы.

Предвидеть будущие события машиностроения в рамках частного семейства техники значит знать, что где, когда и кем может быть разработано и насколько доступными будут данные об этих достижениях для конструкторов собственной разработки. Тактика "разумного эгоизма" как раз и основана на точном предвидении не от нас зависящих, но нам полезных будущих событий машиностроения.

Комбинаторная структура частного семейства технических систем является тем информационным остовом, к которому после простых пополнений его структуры могут быть присоединены любые прогностические высказывания, независимо от их формы и происхождения. После ввода в структуру (запоминания) "мирового фонда" прогностических высказываний, относящихся к развитию данного семейства технических систем, и фиксации уверенности специалистов в тех или иных событиях в будущем машиностроения, фактографическая система может быть использована для инженерного прогнозирования.

С помощью понятия "проект" определяется понятие "множество прогнотипов", аналогичное по математической форме понятию прототипов. Если множество прототипов замысла выбирается по определенным правилам среди конструкций исторической серии данного семейства технических систем, то множество прогнотипов выбирается среди известных разрабатываемых проектов конструкций данного семейства, которые предполагается успешно завершить. Прототипы указывают, по каким известным образцам надо в первую очередь мобилизовать все архивные данные, а прогнотипы - за какими сторонними проектами надо следить в. первую очередь, если рассчитывать получить со стороны максимум полезных данных. инженерный прогнозирование информационный

К-структура и фактографическая пирамида позволяют все без исключения частные методы прогнозирования объединить в одной системе. Так, внутри большинства фактограмм можно применять методы экстраполяции тенденций; на базе шкалы времени, номинальной; шкалы частей изображений конструкций и шкалы развития можно осуществить все процедуры, характеризующие наиболее распространенную методику прогнозирования - методику Дельфи [9]. Метод обзоров и сценариев [9] полезен для переработки разбросанных во многих документах данных - перед их занесением в фактографическую пирамиду и т. д.

Такая фактографическая система для инженерного· прогнозирования является удобным инструментом исследования и конструирования "будущего" на чисто· информационном уровне, необходимом для разработки замысла сложных технических систем и комплексов.

Литература

1. Айзснсон Р.С. Опыт технического прогнозирования при выполнении проекта "Хиндсайт". - В кн.:. Научно-техническое прогнозирование для промышленных и правительственных учреждений. М., "Прогресс", 1972, с. 21 - 38.

2. Рлэтт В. Информационная работа стратегической разведки. Основные принципы. М., Изд-во "Иностр. лит.", 1958, 341 с.

3. Поспелов Г.С., Ириков В.И. Программно-целевые методы планирования и управления. М.,. "Сов. радио", 1976 г.

4. Дауранов Р.Б. Изучение исследовательской деятельности фирм по патентным материалам. - · "Вопросы изобретательства", 1969, № 5, с. 46 - 50.

5. Капустян В.М., Махотенко Ю.А. Вопросы научной методологии исследования информационных систем. - "НТИ", сер. 2, 1971, № 9, с. 17 - 24.

6. Капустян В.М., Махотенко Ю.А., Шеверов В.Г. Комбинаторный метод прогнозирования и анализа систем. - В кн.: Электронная техника. Серия 9. Вып. 1/1. М., ЦНИИ "Электроника", 1972, с. 67 - 81.

7. Жwiсkу F. Entdecken, Erfienden, Forschen im Могphologischem Weltbild. Droemer Knaur, 1976. 258 S.

8. Ямпольский С.М., Лисичкин В.А. Прогнозирование научно-технического прогресса. Методологические аспекты. М., "Экономика", 1974, 208 с.

9. Я н ч Э. Прогнозирование научно-технического прогресса. М., "Прогресс", 1970, 576 с.

10. Эйрес Р. Научно-техническое прогнозирование и долгосрочное планирование. Под ред. Г.М. Доб-рова. М., "Мир", 1971, 296 с.

11. Гмошинский В.Г., Флиорент Г.И. Теоретические основы инженерного прогнозирования, М., "Наука", 1973, 303 с.

12. Моррис У. Наука об управлении. Байесовский подход. М., "Мир", 1971, 304 с.

13. Чистяков В.М., Махотенко Ю.А. Выявление информационных потребностей специалистов и разработка тематических планов информационного обеспечения НИР и ОКР. - "НТИ", сер. I, 1970,. № 10, с. 3 - 7.

14. Исследование профессиональных информационных потребностей. /Сб. "Методические материалы". Вып. 5, 6.1 М., ЦНИИ "Электроника", 1973, 124 с.

Размещено на Allbest.ru