Cтраница 1
Инженерное прогнозирование осуществляется в контакте с инновационным менеджером и преследует цель выявить, какие новшества могут появиться в течение прогнозируемого периода. На этой стадии определяются сроки и порядок промышленного освоения новых изделий; темпы обновления и масштабы распространения новых технических решений, материалов, технологий.
Инженерное прогнозирование использует наиболее универсальные методы.
Инженерное прогнозирование проводят путем анализа различных источников информации, не содержащих числовых оценок.
Цель инженерного прогнозирования - определить перспективные для реализации в условиях СТОА и ДТП способы и тенденции развития конструкций оборудования, обеспечивающие высокий уровень механизации работ при минимальном влиянии процессов на окружающую среду, позволяющих удалить с наружных поверхностей транспортных средств загрязнения 1, 2 и 7 - й групп (см. табл. 1.1) без повреждения лакокрасочных покрытий с соблюдением санитарно-гигиенических требований по дезинфекции и дезодорации техники, а также безопасные условия труда персонала, занятого на очистке.
Эффективность инженерного прогнозирования перед началом проектирования машин весьма значительна, и расходы на его выполнение вполне окупаются. Сложность разработки методов инженерного прогнозирования объясняется тем, что, во-первых, недостаточен объем исходной информации и з ачастую отсутствуют количественные данные, по которым можно оценить возможные варианты конструктивных решений; во-вторых, необходимость учета большого числа параметров и связей между ними даже в относительно простом проекте затрудняет его оценку, так как невозможно или весьма трудно дать обобщенную оценку1 конструкции по разным критериям. Все это указывает на необходимость соответствующей подготовки исходной информации.
Основу инженерного прогнозирования составляют три направления, определяющие значимость новых открытий и изобретений, цель и техническую стратегию, перспективный уровень развития конструкции машин. В инженерном прогнозировании используют теоретические и экспериментальные средства анализа и синтеза.
Под инженерным прогнозированием понимают научно обоснованную информацию, отражающую в виде вероятностной категории потенциальные возможности развития техники. Вопросы экономики входят в содержание прогнозирования как составная часть. В то же время техническое прогнозирование создает базу для экономических прогнозов.
Морфологический анализ в инженерном прогнозировании применим как к эволюционному развитию, так и к качественным изменениям.
Из арсенала всех методов инженерного прогнозирования ниже рассмотрены только два: патентный и метод локальных стратегий. Эти методы позволяют получить количественную оценку идей, технических решений, содержащихся в непараметрических источниках информации, рафинировать информацию, выделить из нее наиболее ценную и обосновать пути развития техники и технологии будущего.
Прогнозные показатели определяются на стадии инженерного прогнозирования. К ним могут быть отнесены любые, рассмотренные выше показатели ТКИ. Применяются при необходимости учета тенденций развития техники, технологии и организации производства, эксплуатации и ремонта.
Сведения, полученные в ходе инженерного прогнозирования, составляют основу разработки требований технического задания на выполнение конструкторских работ по совершенствованию или принципиальному изменению средств технологического оснащения. Они служат также основанием для правильного выбора способов и оборудования очистки из числа известных.
Среди всех приведенных методов определенную группу объединяет инженерное прогнозирование. Оно опирается на информацию, содержащуюся в законченных проектах и научно-исследовательских разработках, в патентах и авторских свидетельствах. Согласно , под инженерным прогнозированием понимается научно обоснованная информация, отражающая в вероятностной постановке потенциальные возможности развития техники. На рис. 3.3 представлены источники информации, размещенные на определенных уровнях, и временные периоды прогнозирования. Инженерное прогнозирование распространяется на период не свыше 15 лет.
Это дало основание сделать вывод о том, что инженерное прогнозирование обеспечивает рафинирование всей информации об исследуемом объекте и представляет собой мощный аппарат исследования, дающий возможность выработать обоснованные технические требования и направления для дальнейшего совершенствования способов и средств технологического оснащения процессов очистки.
Сущность и виды научно-технического прогнозирования. Система управления инновационной деятельностью предусматривает выполнение особых расчетов, связанных с разработкой научно-технических прогнозов.
Научно-технический прогноз представляет собой комплексную вероятностную оценку содержания, направлений и объемов будущего развития науки и техники в той или иной области. Основная функция научно-технического прогнозирования заключается в поиске наиболее эффективных путей развития исследуемых объектов на основе всестороннего ретроспективного анализа и изучения тенденций их изменения. В системе управления прогноз обеспечивает решение следующих важнейших задач: определение возможных целей и приоритетных направлений развития прогнозируемого объекта; оценка социальных и экономических последствий реализации каждого из возможных вариантов развития прогнозируемых объектов; определение мероприятий, необходимых для обеспечения каждого из возможных вариантов развития прогнозируемых объектов; оценка ресурсов, необходимых для осуществления намеченных программ мероприятий.
Прогноз сокращает количество вариантных проработок при формировании плана, повышает глубину и качество обоснования плана, формирует его конечные цели, определяет условия выполнения плана, моделирует возможные пути развития объекта, необходимые для их осуществления мероприятия и ожидаемые результаты. Таким образом, прежде всего он служит для обоснования плановых решений. Однако прогнозные разработки могут использоваться и для определения возможных последствий выполнения или невыполнения плановых решений. Необходимость разработки различных видов научно-технических прогнозов предопределяется сложностью инновационной сферы как объекта управления. Прогнозы различаются по характеру объектов, содержанию и периоду прогнозирования, масштабам и степени комплексности, уровню разработки и т. д.
Действующая практика прогнозирования предусматривает разработку научно-технических прогнозов на всех уровнях управления инновационной деятельностью в стране. В зависимости от уровня разработки объект прогноза дифференцируется и различается прежде всего широтой тематических рамок. С учетом широты тематических рамок и уровня разработки выделяют прогнозы: научно-технического развития страны и регионов; развития отдельных направлений науки и техники, а также решения межотраслевых научно-технических проблем; отраслевые научно-технические; развития самостоятельных ИП; развития отдельных видов техники, совершенствования элементов техники (узлов, агрегатов, механизмов и т. п.), и наконец, изменения отдельных параметров и характеристик проектируемой техники. Все они связаны между собой отношениями подчиненности и образуют иерархическую систему прогнозирования, которая обеспечивает органическое сочетание прогностической деятельности на различных уровнях управления и по всем направлениям и областям науки и техники. На рис. 7.6 представлена иерархическая структура научно-технических прогнозов в общей системе прогнозирования.
По глубине описания будущего прогноз значительно опережает объективные изменения, отражающие закономерности развития науки и техники. Чем раньше обнаружены те или иные тенденции в развитии прогнозируемого объекта, тем оперативнее и действеннее плановое руководство инновационной деятельностью в этой сфере. В целях глубокого обоснования подготавливаемых планов развития науки и техники предусматривается разработка трех типов прогнозов: краткосрочных, охватывающих период от 1 года до 5 лет, среднесрочных, рассчитанных на период до 15 лет, и долгосрочных (15 лет и более). При определении оптимального периода научно-технического прогнозирования должны учитываться характер конкретного объекта прогнозирования, а также общие темпы НТП в данной области знаний. Чем?же тематические рамки разрабатываемого прогноза, тем меньше должен быть период прогнозирования. В новых, быстро развивающихся областях науки и техники периоды прогнозирования укорачиваются, а сами прогнозы обновляются чаще, чем в традиционных областях.
Методы научно-технического прогнозирования. Разнообразие видов научно-технических прогнозов и задач, решаемых с их помощью в системе управления наукой и техникой, требует применения различных систем и
Рис. 7.6. Взаимосвязь отдельных прогнозов в общей системе прогнозирования
Народное хозяйство (регионы)
Приоритетные направления развития науки и техники
Отрасль народного хозяйства
Научные и производственные организации
Виды техники, научные области
Узлы, механизмы, агрегаты (элементы) техники
Отдельные характеристики, параметры техники
методов построения самих прогнозов. Каждый прогноз является результатом многоступенчатого процесса получения необходимой информации, ее переработки с помощью специальных приемов и оценки достоверности полученных результатов. Собственно совокупность этих трех элементов и характеризует конкретный метод разработки научно-технического прогноза. От того, какие данные необходимы для разработки прогноза, зависят выбор носителей информации, способ ее получения, последовательность и содержание выполнения специальных расчетов с целью объективной оценки перспектив развития исследуемого объекта.
Современная отечественная и зарубежная практика насчитывает более 130 различных методов разработки прогнозов. Все многообразие методических приемов научно-технического прогнозирования условно можно свести к трем важнейшим группам: прогнозирование на основе экстраполяций, экспертные методы прогнозирования и методы моделирования (см. рис. 7.7). Сущность методов экстраполяции, применяемых при прогнозировании науки и техники, состоит в том, что, анализируя изменение отдельных пара-
Рис. 7.7. Общая схема классификации применяемых методов и систем прогнозирования
метров разрабатываемого объекта в прошлом и исследуя факторы, обусловливающие эти изменения, можно сделать выводы о закономерностях его развития и путях совершенствования в будущем. В научно-техническом прогнозировании принято выделять два вида задач, решаемых методами экстраполяции: задачи динамического и статического анализа.
При динамическом экстраполировании главным и единственным фактором развития выступает фактор времени. В этом случае прогноз развития научного направления или вида техники составляется на основе тщательного анализа временнйх рядов, отражающих изменение того или иного прогнозируемого параметра во времени. Например, анализируется изменение во времени таких параметров, как мощность, скорость, надежность, весогабаритные характеристики и пр. Динамическая задача прогнозирования предполагает наличие поступательных эволюционных процессов в развитии прогнозируемых процессов с однонаправленным изменением основных параметров. В этом случае прогноз изменения параметров объекта в будущем строится по аналогии с ретроспективной практикой его развития.
Чаще всего для прогнозирования технических параметров используются функции вида:
У4 = Ь0 + Ь,^ (7.1)
где у - прогнозируемый параметр; t - год в прогнозируемом периоде; Ь0 и 1>1 - расчетные коэффициенты аппроксимирующей функции. Общий вид наиболее часто применяемых в прогнозировании функций представлен на рис. 7.8.
В аналитическом выражении развития прогнозируемого объекта (параметра) фактор времени рассматривается как независимая переменная, а значения параметров выступают как функции этой переменной. Однако состояние науки и техники к соответствующее изменение прогнозируемых параметров зависят от того, какие факторы, в каком направлении и с какой интенсивностью влияли на их развитие. Изменение параметра во времени выступает как результат действия многих факторов. Поэтому крайне важно в процессе разработки прогноза исследовать зависимости главных прогнозируемых параметров от факторов, влияющих на их развитие. В этой связи и возникает, как правило, вторая, статическая задача - экстраполирование тенденций.
Прогнозирование параметров по факторам, влияющим на их развитие, осуществляется на основе методов корреляционного и регрессионного анализа. Типичным примером экстраполяции параметров проектируемой техники методами корреляционного и регрессионного анализа является прогнозирование значений трудоемкости разработки машин и агрегатов по совокупности конструктивных, технологических и эксплуатационных факторов.
Экстраполяция тенденций предполагает сходство условий, функций и принципов действия прогнозируемых объектов в прошлом и будущем. Быстрая смена, изменение принципов действия создаваемой техники оказыва- Наименование
Уравнение
Вид кривой
Линейная Экспоненциальная
(простая)
ь^Степенная
У* = Ь0еь 1*
ь7Гиперболическая (1-го типа)
у^Ьо + ^/лГ
^Гиперболическая (2-го типа)
Логарифмическая Рис. 7.8. Общий вид наиболее часто применяемых в прогнозировании функций
ют большое влияние на качество прогнозов на основе экстраполяции. Для прогнозирования быстро эволюционирующих процессов и объектов применяется метод экстраполяции переменных по огибающим кривым. Содержание этого метода заключается в построении огибающей кривой, приближенно отражающей общую тенденцию изменения прогнозируемого параметра по данным, характерным для различных поколений объектов одного функционального назначения. Прогнозирование по огибающей кривой сводится к экстраполяции точечных или интервальных значений параметра на тот или иной период (схему построения огибающей кривой на основе семейства кривых, характерных для изделий одного класса, см. на рис. 7.9).
Рис. 7.9. Построение огибающей кривой на основе семейства кривых
у Огибающая кривая У = ФО
Экстраполяция тенденций относится к количественным методам прогнозирования. Для прогнозирования же качественных характеристик, а также объектов, развитие которых не поддается формализации и статистическому моделированию, широко используются методы экспертных оценок.
Суть экспертных методов научно-технического прогнозирования состоит в том, что на основе априорных оценок квалифицированного специалиста или группы специалистов делается заключение о путях развития науки и техники, перспективных направлениях научных исследований и разработок. В зависимости от формы работы с экспертами различают индивидуальные и коллективные методы экспертизы.
Индивидуальные методы экспертизы предусматривают персональную работу с каждым экспертом и получение частного, предварительно не согласованного с другими мнениями заключения эксперта. Форма получения экспертных оценок может быть различной. Нередко опрос при индивидуальной экспертизе проводится методом интервью при непосредственном взаимодействии с экспертом. При этом эксперт руководствуется в основном лишь априорными представлениями о прогнозируемом объекте. Чаще же всего эксперты опрашиваются заочно путем заблаговременной пересылки им подготовленных анкет (аналитические экспертные оценки). В этом случае индивидуальные экспертные оценки носят аналитический характер, так как эксперт имеет возможность получить и проанализировать всю необходимую информацию об опыте развития и взаимосвязях прогнозируемого объекта. Однако и здесь оценка эксперта выступает в большинстве случаев как продукт его интуитивного мышления.
Среди методов индивидуальной экспертной оценки особого внимания заслуживает метод морфологического анализа. Он предусматривает строгую процедуру анализа и оценки возможных вариантов решения сложных, многоплановых технических проблем. Суть этой процедуры состоит в расчленении проблемы на отдельные составляющие, в определении возможных их состояний в будущем и последовательном рассмотрении всевозможных сочетаний ожидаемых состояний по всем составляющим проблемы.
Индивидуальные экспертные оценки редко используются как самостоятельный метод для разработки прогноза. В целях повышения обоснованности прогнозных высказываний индивидуальные оценки нескольких экспертов чаще всего сопоставляются и объединяются между собой, образуя коллективную экспертную оценку. Методы, предусматривающие такое объединение и сопоставление частных оценок, принято называть коллективной или групповой экспертизой. Как правило, ее применение сопровождается повышением точности и глубины разрабатываемых прогнозов. В то же время на групповом мнении нередко отражается коллективная односторонность суждений, обусловленная общностью культуры, традиций, влиянием главенствующего направления в развитии техники и т. п. Поэтому коллективное мнение экспертов может носить компромиссный характер в ущерб получению ценного оригинального решения. Перечисленные недостатки коллективной экспертизы в наибольшей степени характерны для метода, получившего название «метод комиссий».
Содержание разнообразных методов коллективных экспертных оценок сводится главным образом к тому, чтобы использовать все достоинства групповой экспертизы, сведя к минимуму ее недостатки. Осуществляется это прежде всего путем создания условий, благоприятствующих формированию объективных оценок. Одну из интереснейших попыток создания таких условий представляет собой метод «мозговой атаки». Сущность этой процедуры заключается в том, что работа группы экспертов распадается на два этапа: на первом - генерируются идеи, новые технические решения, на втором - производится практическая оценка полученной информации и отбор рациональных решений. Эффективность такой «атаки», проводимой с учетом определенных правил, оценивается по числу новых идей, выявленных в процессе обсуждения проблемы. В отличие от методов «комиссий» и «мозговой атаки» процедура метода Дельфи предусматривает полную изоляцию экспертов и анонимность их мнений. Опрос производится в форме анкет для выяснения относительной важности и сроков свершения ожидаемых событий в прогнозируемой области. Групповое решение принимается не с учетом мнения большинства, а на основе статистической обработки индивидуальных оценок с учетом степени согласованности мнений экспертов, которая характеризуется относительной величиной размаха индивидуальных оценок.
Ряд методов отражает нормативный подход к разработке научно-технических прогнозов. При таком подходе перспективы развития науки и техники определяются исходя из заранее установленной цели. В этом случае задача прогноза состоит в том, чтобы сформировать структуру взаимосвязанных элементов, обеспечивающих безусловное и наиболее рациональное достижение установленной цели. Структура взаимосвязанных элементов образует иерархическую систему, графическое изображение которой называют «дерево целей». На каждом его уровне располагаются элементы, раскрывающие содержание или средства решения проблем вышестоящего уровня. Примером нормативного подхода к разработке прогноза развития науки и техники на уровне отрасли может служить метод взвешенных оценок. Его содержание заключается в построении «дерева целей», состоящего из пяти уровней: общие цели НТП в отрасли, основные задачи развития научных исследований и разработок, основные направления НТП, главные научно-технические проблемы и важнейшая тематика НИР. Элементы каждого уровня оцениваются через систему взвешенных оценок. Последовательное рассмотрение элементов всех уровней позволяет обеспечить согласованность целей и путей решения проблем научно-технического развития отрасли с общими задачами социального и экономического развития народного хозяйства, государственной политики в области технического прогресса.
Одним из наиболее перспективных подходов к разработке прогнозов считается моделирование процессов развития науки и техники, т. е. определение перспектив изменения техники на основе адекватных моделей ее развития. По характеру используемых моделей различаются логические, информационные и математические модели прогнозирования. Логическое моделирование включает тщательное изучение внутренней логики развития прогнозируемого объекта и разработку на этой основе соответствующих исторических моделей (образцов). Исторические аналогии используются затем при решении конкретных ситуаций и задач развития прогнозируемого объекта. Практический интерес представляют методы построения различных информационных моделей. Так, статистический анализ числа научных публикаций, научных журналов, частоты использования печатных работ и т. п. дает возможность судить о темпах и характере развития научных дисциплин, тех или иных видов техники. В настоящее время разработаны и используются методы научно-технического прогнозирования, основанные на анализе информационных массивов, содержащихся в заявках на изобретения и выданных патентных документах. Отдельные подходы предусматривают комплексную оценку инженерно-технической значимости и экономической целесообразности использования анализируемых патентов и определение перспективности различных технических решений. Во многих странах использование патентной информации определяет техническую политику ИП.
Математические модели прогнозирования представляют собой наиболее универсальные и достаточно строгие методы анализа тенденций развития техники. Они позволяют дать количественное описание динамики развития реальных объектов прогнозирования, изучить характер и направления влияния на их изменение различных факторов. Для моделирования процессов научно-технического развития особенно часто используются методы статистического анализа, исследование производственных функций, динамическое программирование. Необходимо особо отметить, что ни один из реально существующих прогнозов не разрабатывается на основе только одного метода. Создание прогноза развития конкретного вида техники представляет собой сложное исследование, в процессе выполнения которого используются самые разнообразные методы и подходы, образующие комплексные системы прогнозирования. В зарубежной практике прогнозирования известны такие системы, как ПАТТЕРН, ЦППО (Франция), ФОРКАСТ и КВЕСТ, Дельфи и др.
Логическая схема проектирования представлена процедурной моделью. В процедурной модели проектирования лежат этапы, характерные для трудовой деятельности с отсроченной реализацией. Она дает наглядное представление об основных процедурах и операциях проектирования, задача и методы решения, указывает на источники информации. Модель (рис.1.1) согласовывается со стадиями разработки согласно ЄСКД, а выпуск тех или других видов технической документации представлен как результат соответствующих проектных процедур.
Проектирования начинается из определения потребности в создании нового изделия, которая чаще всего диктуется по состоянию общественного производства и отображается в перспективных планах. Внутри предприятия она может быть вызвана стремлениям к производительности работы или к устранению ручных операций. Инженер, который постоянно наблюдает за по состоянию производства, своевременно ощущает ситуацию, которая препятствует повышению производительности работы. Это вызывает у него стремление к устранению препятствий. Если возникшая ситуация хорошо знакомая, то он
Рисунок 1.1. Процедурная модель проектирования
может сразу утвердить решение и перейти к его реализации. Однако значительно чаще инженер не может сразу найти лучшее решение, лучшим чином что удовлетворяет возникшую потребность. Тогда он прибегает к развернутому во времени сложному информационному процессу, то есть проектированию. Поиск может быть тогда удачным, когда есть ясное представление о его цель. Определение цели проектирования - весьма ответственная процедура. Во многих случаях результат разработки объектов новой техники окажется неудовлетворительным из-за неправильного или неточного формулирования цели.
Основная задача процедуры выбора целей – распознать в общих чертах объект проектирования и его окружение. Какой-нибудь четкой методики решения нет. Определенным чином организует решение задачи составления сценария и построение графа целей. Источником информации для выполнения процедуры есть прогнозы развития самого объекту проектирования и его окружение. Весьма удобный аппарат для анализа и синтеза информации представляет инженерное прогнозирование. Оно способное ответить на следующие вопросы: какие инженерные направления займут лидирующее положение в технике; какие возможные пропорции внедрения в практике конкурирующих направлений; какая достоверность использования в будущему тех или других направлений; какая предвиденная эффективность реализации технических направлений и, кроме того, когда можно ждать внедрение в производство отдельных технических решений и направлений. Прогнозирование становится особенно важным сейчас в эпоху развития науки и техники. Выбирая, например, тот или другой образ действия на среду, как основу для создания новой машины, конструктор должен помнить, что на проектирование и внедрение в производство его разработки пойдет не меньше 5 лет (речь идет о серийном изготовлении). За этот срок могут состояться существенные изменения в науке и технике, может оказаться, что выбранное направление перестанет отвечать научно-техническому прогресса и созданная машина морально устареет с первых дней своей жизни. Во избежание такого положения, нужно предусматривать развитие тех или других технических направлений. Уже на стадии определения целей, может возникнуть то или другое техническое решение. Однако опытный конструктор не спешит с его реализацией. Он знает, что это решения далеко не единое.
Как уже подчеркивалось, проектирование связано с формированием оперативной модели в сознании человека. Возможность формирования такой модели обеспечивается способностью мозга человека к опережающему отражению действительности, построение оперативной модели тесно примыкает к распознаванию. Как в том, так и в другом случае есть входная информация о признаках обьекта, а на выходе - вывод о самом объекте. Различие между оперативной моделью в проектировании и распознаванием состоит лишь в том, что в первом случае самого объекту не существует, тогда как во второму он реальный. Но, не смотря на это, в обеих случаях дело имеют не с самым «предметом», а с его признаками. Последние могут быть установленные и для еще не существующего объекту. Так при проектировании той или другой машины мы представляем себе, как она выглядит (которую имеет форму, размеры, тип рабочего органа), однако уже из самого начала известно, что она должна делать, известная ее ориентировочная производительность, стоимость и некоторые другие началу данные. Кроме того, можно установить, в которых условиях она будет работать (климатические условия, квалификация рабочего персонала и другие факторы). Проектированный объект окажется трудоспособный, если он приспособлен к окружающему среде и к заданным ему функций. Таким образом, окружающая среда и заданные функции являются теми признаками, с помощью которых можно распознать еще не существующий объект и тем самым составить оперативную модель. Задачи усложняется тем, что проектированный объект должен быть приспособлен к окружающим условиям не в настоящем времени, а в будущем. В связи с этим распознавания объекту связанное с прогнозированием. Здесь уместно обратиться до одного из приемов драматургии - приема составления сценария. Сценарий – сюжетная схема без литературного текста, о которой создается спектакль в театре, основанному на импровизации. Сценарий является коротким изложением содержания пьесы, в котором определенные главные моменты действия. Под сценарием в практике социально-экономического и научно-технического прогнозирования имеется в виду обзор, который содержит данные относительно ситуации, внутри которой протекают конкретные процессы, что является объектом прогноза. Эти данные относятся к самым разным сторонам прогнозируемой научно-технической, социальной и экономической ситуации и включают описание отдельных факторов или событий, которые делают прямое или косвенное влияние на реализацию конкретного события.
Описать ситуацию, внутри которой будет протекать работа проектированного объекту, это означает установить факторы его непосредственного и косвенного окружения. К непосредственному окружению надо отнести окружающую среду, внутри которого будет жить объект. К косвенному окружению нужно отнести факторы, определенные научно-технической, экономической и социальной ситуациями. Перечисленные факторы окружения представлены на рис 1.2.
 |
Рис 1.2 Факторы окружения объекту проектирования
На первом этапе составления сценария формируются общие представления о проектированном объекте и потому взаимном влиянии факторов можно не учитывать. Здесь по сути происходит лишь выявления признаков ситуации, причем нужно начинать с простейших и очевидны, переходя потом к более сложным и менее очевидны. Выявление факторов окружения подобно к эмпатии (уживается в роль). Проектировщик ставит себя на место будущего технического устройства и оглядывается. Сначала перечень факторов, а потом по ходу описания могут быть раскрыты новые факторы окружения. Составлять сценарий нужно при проектировании нового изделия. После его освоения необходимо периодически вносить изменения в первичный сценарий для определения потребности в усовершенствовании изделия, расширение или сокращение объема его производства.
Описание факторов окружения начинается из изложения существующего положения и заканчивается прогнозом на будущее. Рассматривая каждый фактор как объект прогнозирования, нужно подобрать к нему наиболее соответствующий метод прогнозирования. Воспользуемся следующей классификацией. Классификация проводится за шестью признаками:
1. За природой объекту прогнозирования:
а) научно-технические (развитие фундаментальных и прикладных исследований, развитие техники, новое вид техники, технические характеристики, изобретения и открытия в области науки и техники, новые материалы, технология);
б) технико-экономические (экономика народного хозяйства по областям, развитие и размещения производства, промышленные предприятия, технико-экономические показатели производства продукции, организационно-экономические системы управления, освоение новых видов продукции, финансирование производства);
в) социально-экономические (демография, трудовые ресурсы, размещения продуктивных сил, образование, национальный доход, спрос, потребление);
г) военно-политический (международные отношения, опасные зоны, военный потенциал, стратегический курс, военные конфликты).
д) естественные (погода, окружающая среда, естественные ресурсы).
2. По масштабности объекту прогнозирования, определены числом сменных, что входят в полное описание объекту:
а) сублокальные – с числом значащих сменных 1…3 (производственная функция, траектория движения в трехмерном просторные, рабочее место);
б) локальные – с числом значащих сменных 4…14 (производственный участок, материал, нескладное техническое устройство);
в) субглобальные – с числом сменных 15…35 (цех, спрос на продукцию предприятия с соответствующей номенклатурой);
г) глобальные – с числом сменных 36…100 (предприятия, техническая система типа «станок – агрегат», транспортного региона);
д) суперглобальные – с числом сменных свыше 100(область, крупные предприятия, большая техническая система).
3. По степени взаимозаменяемости значащих сменных у них описании:
а) свыше простых (объекты с отсутствием существенных взаимосвязей между сменными);
б) простые (объекты, в описании которых содержатся парные связи);
в) складне (объекты, в описании которых содержатся парная и множественная связи);
г) свыше складней (объекты, в описании которых нужно учитывать взаимосвязи всех значащих сменных).
4. По степени детерминированности:
а) детерминированные (объекты, в характеристиках которых случайная составляющая не существенная);
б) стохастичные (объекты, в описании которых необходимый учет случайной составляющей сменных);
в) случаю (что имеют как детерминированные, так и стохастичные характеристики).
5. По характеру развития во времени:
а) дискретные (характеристики сменяются скачками);
б) апериодические (характеристики меняются в виде апериодической беспрерывной функции);
в) циклические (характеристики меняются в виде периодической беспрерывной функции).
6. По степени информационной обеспеченности:
а) объекты с достаточной количественной ретроспективно информацией;
б) объекты из недостаточной для обеспечения заданной точности прогнозирования количественной ретроспективной информации;
в) объекты, которые имеют лишь качественную ретроспективную информацию;
г) объекты с полным отсутствием ретроспективной информации.
В отечественной и зарубежной практике можно насчитать свыше ста методов прогнозирования. В данное время не разработанные, да и едва ли будут разработаны в дальнейшем любые рекомендации для однозначного выбора метода прогнозирования. Можно лишь ограничить ориентировочно область применения того или другого метода. В табл.1 представленные наиболее распространенные методы прогнозирования и позиции за шестью классификационными признаками, которые характеризуют объект.
| Методы проектирования | Классификационные признаки объекту | |||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | |||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | ||
| Математическая подгонка полиномами | А,Б,В,Д | А - Д | А, Б | А | БЫ, В | А, БЫ | ||
| Экстраполяция по элементарным функциям | А,Б,В,Д | А - Д | А, Б | А, Б | БЫ, В | А, БЫ | ||
| Экстраполяция с учитыванием | А,Б,В | А - Д | А, Б | В, Г | А, Б | А | ||
| Функции с гибкой структурой | А, БЫ | А - Д | А, Б | А,Б,Г | БЫ, В | А | ||
| Экстраполяция по огибающих кривых | А | А | А | Б | А, Б | А | ||
| Авторегресивные модели | А,Б,В,Д | А - Д | А | Б | БЫ, В | А | ||
| Парные регрессии | А,Б,В,Д | А | Б | Б | БЫ, В | А, БЫ | ||
| Множественные регрессии | А,Б,В,Д | БЫ - Д | В, Г | Б | БЫ, В | А, БЫ | ||
| Компонентный анализ | А,Б,В,Д | В,Г,Д | В, Г | Б | БЫ, В | А | ||
| Экстраполяция факторов | А,Б,В,Д | В,Г,Д | В, Г | Б | Бы | А | ||
| Биологические модели роста | А, БЫ | А | А | А, Б | Бы | Бы | ||
| Биолого-Технические аналогии | А | А | А, Б | А, Б | БЫ, В | Бы | ||
| Экономические аналогии по опережающей стране | Б | А, Б | А - Г | А,Б,В | А,Б,В | А,Б,В | ||
| Технические прогнозы по опережающей области | А | А, Б | А - Г | А,Б,В | А,Б,В | А,Б,В | ||
| Анализ динамики патентования | А | А, Б | Б | Б | А,Б,В | А,Б,В | ||
| Методы, публикаций | А | А,Б,В | БЫ,В,Г | БЫ, В | А,Б,В | А, БЫ | ||
| Индексные для Цитаты методы | А, Б | А,Б,В | БЫ,В,Г | БЫ, В | БЫ, В | А, БЫ | ||
| Коэффициент полноты и уровня техники | А, Б | А, Б | А - Г | А,Б,В | А,Б,В | А,Б,В | ||
| Индивидуальный экспертный опрос | А - Г | А, Б | А - Г | А,Б,В | А,Б,В | А,Б,В | ||
| Коллективный экспертный опрос | А – Г | А,Б,В | А - Г | А,Б,В | А,Б,В | БЫ,В,Г | ||
| Историко-логический анализ | БЫ,В,Г | А, Б | А – Г | А,Б,В | А,Б,В | |||
| Экспертные комиссии | А – Г | А, Б | БЫ,В,Г | А,Б,В | А,Б,В | БЫ,В,Г | ||
| Морфологический анализ | А, Б | А, Б | А – Г | А,Б,В | А,Б,В | |||
| Синоптическая модель | А,Б,В | А,Б,В | А – Г | А,Б,В | А,Б,В | БЫ,В,Г | ||
| Метод «Дельфи» | А,Б,В | А, Б | А – Г | А,Б,В | А,Б,В | БЫ,В,Г | ||
| Метод эвристического прогнозирования | А,Б,В | А,Б,В | А – Г | А,Б,В | А,Б,В | БЫ,В,Г | ||
| Коллективная генерация идей | А – Г | А | А – Г | БЫ, В | А | В, Г | ||
| Деструктивная отнесенная оценка | А – Г | А,Б,В | А – Г | БЫ, В | А | В, Г | ||
| Динамический концептуальный анализ | А,Б,В | А,Б,В | В, Г | БЫ, В | А | В, Г | ||
| Политические игры | Г | А, Б | В, Г | БЫ, В | А | В, Г | ||
| Экономические игровые модели | Б | А, Б | БЫ,В,Г | БЫ, В | А,Б,В | БЫ,В,Г | ||
Приступая к прогнозированию, необходимо в начале отыскать позиции, которые относятся к объекту за всеми классификационными признаками, а потом подобрать метод, который охватывает возможно большее число характеризирующих объект позиций.
Введем понятие коэффициента общности метода прогнозирования:
Количество позиций за всеми признаками, которые охватываются методом прогнозирования;
Общее количество позиций за всеми признаками.
Самым большим коэффициентом общности владеет метод коллективного экспертного опроса (20 позиций с 24). Нужно отметить, что и все методы, которые имеют отношение к опросу экспертов, владеют высоким значением этого показателя. Из других методов прогнозирования, которые владеют высокой универсальностью (по коэффициенту общности), выделяется метод «Дельфи» и морфологический анализ.
Среди всех приведенных методов определенную группу объединяет инженерное прогнозирование. Оно опирается на информацию, которая содержится в законченных проектных и научно-исследовательских разработках, в патентах и авторских свидетельствах. Под инженерным прогнозированием понимается научно обоснована информация, которая отображает в вероятностной постановке потенциальные возможности развития техники. На рис. 1.3 представленные источники информации, размещенные на определенных уровнях, и временные периоды прогнозирования. Инженерное прогнозирование распространяется на период не свыше 15 лет. На его основе можно получить ответы на следующие вопросы:
какие направления займут лидирующее положение в технике;
какие возможные пропорции внедрения в практике конкурирующих направлений;
какая достоверность использования техники;
какая предвиденная экономическая эффективность реализации технических направлений; когда можно ждать внедрение в производство объектов техники или целых направлений ее развития.
Инженерное прогнозирование использует наиболее универсальные методы. Среди них: коллективный экспертный опрос, экстраполяция, морфологический анализ.
Экспертные методы прогнозирования основаны на обработке мыслей специалистов. «Эксперт» от лат. expertus означает «опытный». Опрос экспертов может проводиться в устной форме (интервью) или в форме заполнения анкет. В качестве экспертов нужно выбирать специалистов, признанных ведущими в данной области и что имеют некоторый опыт прогнозирования. Количественный состав экспертной группы нужно формировать с учетом возможных следствий от неверного выбора целей проектирования. Так, например, если проецируется новое изделие для массового производства, то необходимо сформировать репрезентативную (представительную) выборку из генеральной совокупности экспертов. Для этого, прежде всего, определяют генеральную совокупность. К нее должны войти все известные специалисты в данной области. С учетом выделенных четверых сфер окружения объекту проектирования можно сформировать четыре группы экспертов, которые специализируются в областях: научных исследований - научно-техническая ситуация; экономики - экономическая ситуация; производства и потребление - социологическая ситуация; экологии - окружающая среда.
После выбора целей проектирования можно приступить к процедуры определения основных признаков объекту. Согласно основной концепции методологии эта процедура состоит в построении среза бинарных отношений между элементами целей и множества признаков по выбранному подмножеству целей.
Подмножества целей и признаков включаются в техническое задание.
Процедура поиска возможных решений напоминает формирование оперативных моделей в сознании человека. Она в найбольшей мерей опирается на творческие начала и выполняется чаще неформальными методами, однако уже
Уровни информации
наддолгосрочные >30
сейчас есть попытки разрабатывать варианты технического решения с помощью ЭВМ. Основные источники информации: техническая литература и журналы, авторские свидетельства и патенты.
На следующем этапе проектирования выполняется процедура принятия решения. Из множества вариантов необходимо выбрать лучший по показателю или показателям, которые устанавливают соответствие технического решения раньше выбранной цели. Принятие решения уже сейчас формализовано в значительно большей степени, чем предыдущие процедуры, хотя и содержит ряд задач, которые решаются эвристическим методом. Для сравнения вариантов, которые не содержат параметрическую информацию, можно применять матрицу решений и генеральную определяющую таблицу. На окончательном этапе принятия решения используется экономический расчеты.
Основным источником информации для сравнения вариантов служит опыт использования существующих однотипных изделий. Весьма полезную информацию для выполнения процедуры несет теория принятия решений, которое развивается.
Отобрав со всех возможных вариантов один, конструктор должен тщательно проверить его на трудоспособность и возможность технического воплощения. Эта процедура может быть названа анализом принятого решения. Методами решения задач на данном этапе проектирования выступают: кинематический и динамический анализ, моделирование. Может случиться, что выбранный вариант не удовлетворяет условиям трудоспособности или не может найти в современных условиях технического воплощения. В таком случае нужно снова вернуться к этапа принятия решения, отобрать другой вариант и провести его анализ. На схеме процедурной модели это отражено стрелкой, которая идет вверх. Окончательным оформлением принятого решения является техническое предложение. Любое даже самое передовое техническое решение окажется бесплодным, если не получит технического воплощения. Прогресс техники направлен на повышение производительности работы, поэтому каждая новая машина оказывается, как правило, продукитвнешой, но не всякая новая машина окажется более надежной. Вызывается это неудачным конструированием, неправильным выбором параметров. Современная машина выступает как единый агрегат, отдельные узлы которого находятся во взаимодействии. Так, например, вибрационное действие рабочего органа передается не только на обрабатываемую среду, но и на раму машины, на ходовое и силовое оборудования, на систему управления, ухудшая условия работы этех узлов. Стремление к полному устранению вредного действия на все узлы может, привести к существенному удорожанию машины. Удачная машина является оптимальным объединением параметров всех ее узлов. Выбор параметров можно отнести к классу задач, которые носят название экстремальных. Тот или другой критерий качества, улучшение которой составляет цель проектирования, выбирается главным и представляется в виде функции, которая подлежит максимизации или минимизации. Аргументами функции служат параметры машины. Область их допустимых значений ограничивается некоторым подмножеством. Решить поставленное таким образом задачи означает найти значение аргументов из заданного подмножества, при которых целевая функция приобретает экстремальный значение. По результатам процедуры выбора параметров может быть составлен эскизный проект. Он является совокупностью конструкторских документов, которые дают представление в общих чертах о принципе работы машины.
Получивши данные о параметрах машины, приступают к ее конструированию. Успешное выполнение этого этапа зависит как от опыта конструктора, так и от его умения использовать знание, полученные из таких наук, как «Детали машин», на основе которой проводятся прочности расчеты; «Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения», что определяют требования к характеру и точности типичных соединений в машинах на основе эксплуатационного назначения, методы расчетно-опытного обеспечения прочности, физико-технические и экономические предпосылки систем допусков и посадок, построение и применения этех систем в комплексе с техническим измерениями, метрологические обьяснение качества продукции; «Надежность машин», что дает возможность оценить такие свойства будущего объекту новой техники, как безотказность, долговечность, ремонтопригодность, сохранность; «Эргономика», что характеризует систему « Человека-Машина-Среда» с учетом антропометрических, гигиеничных, психофизиологических и психологических свойств человека; «Техническая естетика», что формирует методы достижения выразительности, оригинальности, гармоничности и целостности форм машины; «Охрана работы», что определяет систему мероприятия по обеспечению безопасных для жизни и здоровья условий работы обслуживающего персонала; «Квалиметрия», что определяет теоретические основы количественной оценки качества продукции. Завершенная проектная разработка оформляется в виде технического проекта и рабочей документации, состав и содержание которых предусмотрены ЕСКД. При выполнении всех этех работ нужно постоянно помнить о весьма важном обстоятельстве в любой трудовой деятельности - контроля за выполнением принятого решения. В отличие от физической работы, когда человек имеет непосредственный контакт с предметом работы, при проектировании конструктор сталкивается лишь с изображением этого предмету. В процессе своей работы он может допускать ошибку, смысл которой нередко окажется скрытым к окончанию технического воплощения проектированного устройства при его испытании, а иногда и значительно позднее. Поэтому в контроль за результативностью выполнения принятого решения вкладывается более широкий смысл. Кроме обычной проверки черчений нужно практиковать анализ возможных ошибок, когда конструктор в мыслях «переживает» поведение машины или ее части в тех или других ситуациях. Чем более широкий этот анализ, то есть чем больше ситуаций может «пережить» конструктор и отстранить выявленные ошибки, тем большей мерой можно рассчитывать на успех в работе проектированного устройства.
Случайные новости
5.3.2 Ламинарное и турбулентная течение жидкости
Наблюдения показывают, что в природе существует два разных движения жидкости:1. слоистая упорядоченная течение - ламинарный движение, при котором слои жидкости скользят друг друга, не смешиваясь между собой
2. турбулентная неурегулированная течение, при котором частицы жидкости движутся по сложным траекториям, и при этом происходит перемешивание жидкости.
От чего зависит характер движения жидкости, установил Рейнольдс в 1883 году путем. Эксперименты показали, что переход от ламинарногоруху жидкости к турбулентному движению происходит при определенной скорости (критическая скорость), которая для труб различных диаметров неодинакова: при увеличении диаметра она увеличивается, критическая скорость так же увеличивается при увеличении вязкости жидкости. Рейнольдс вывел общие условия существования ламинарного и турбулентных режимов движения жидкости. По Рейнольдсу режима движения жидкости зависят от безразмерного числа, которое учитывает основные, определяющие это движение: среднюю скорость, диаметр трубы, плотность жидкости и ее абсолютную вязкость. Это число называется числом Рейнольдса:
Число Рейнольдса, при котором происходит переход от одного режима движения жидкости в другой режим, называется критическим. При числе Рейнольдса наблюдается ламинарный режим движения, при числе Рейнольдса - турбулентный режим движения жидкости. Чаще критическое значение числа принимают равным, это значение соответствует переходу движения жидкости от турбулентного режима к ламинарного. При переходе от ламинарного режима движения жидкости к турбулентному критическое значение имеет большее значение. Критическое значение числа Рейнольдса увеличивается в трубах, сужаются, и уменьшается в тех, что расширяются. Это объясняется тем, что при сужении поперечного сечения скорость движения частиц увеличивается, поэтому тенденция к поперечного перемещения уменьшается.
Лекция 2 ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ МАШИН (МЕХАНИЗМОВ)
План лекции
1. Создание новых конструкций машин.
2. Стадии разработки конструкторской документации
1. Создание новых конструкций машин
Развитие всех отраслей промышленности во многом зависит от технического уровня используемых машин. Каждая внедряемая в эксплуатацию машина должна превосходить по своим качествам и технико-экономическим характеристикам лучшие мировые образцы и ранее используемые в промышленности машины аналогичного класса. Поэтому разработка современных конструкций машин является важной государственной задачей.
Обеспечение машинами всех отраслей промышленности требует выполнения большого объема проектных, научных и технических разработок в области подготовки и освоения производства. Весь этот комплекс работ является процессом создания новых современных конструкций машин.
В процессе создания новой конструкции машины входят следующие этапы:
1) прогнозирование;
2) проектирование (разработка конструкторской документации);
подготовка производства (по конструкторской документации); |
|
освоение производства. |
Рассмотрим содержание этих направлений работ.
1. Прогнозирование конструкций машин
Прогнозирование в области создания новых конструкций машин приобретает все большую значимость и охватывает широкий круг научных и технических направлений. Значение прогнозирования повышается тогда, когда имеет место относительно частое изменение требований, предъявляемых к конструкции.
Одним из основных положений научного прогнозирования является то, что утверждение о вероятности свершения события делают на основании анализа событий, которые уже свершились. В условиях огромных потоков информации, имеющей как специальное, так и общетехническое направление оказываются недостаточными личный опыт инженера и традиционные методы предвидения развития конструкций в будущем. В связи с необходимостью научно обоснованного предвидения развития техники, технологии получения новых материалов и т.п. в настоящее время интенсивно развивается инженерное прогнозирование.
Под инженерным прогнозированием понимают научно обоснованную информацию, отражающую в виде вероятностной категории потенциальные возможности развития техники. Вопросы экономики входят в содержание прогнозирования как составная часть. В то же время техническое прогнозирование создает базу для экономических прогнозов.
Эффективность инженерного прогнозирования перед началом проектирования машин весьма значительна и расходы на его выполнение вполне окупаются. Сложность разработки методов инженерного прогнозирования объясняется тем, что, во-первых, недостаточен объем исходной информации и зачастую отсутствуют количественные данные, по которым можно оценить возможные варианты конструктивных решений; во-вторых, необходимость учета большого числа параметров и связей между ними даже в относительно простом проекте затрудняет его оценку, так как невозможно или весьма трудно дать обобщенную оценку конструкции по равным критериям Все это указывает на необходимость соответствующей подготовки исходной информации.
Основу инженерного прогнозирования составляют три направления, определяющие значимость новых открытий и изобретений, цель и техническую стратегию, перспективный уровень развития конструкции машин. Первые два направления используют в основном для среднесрочного и долгосрочного прогнозирования (20-30 лет), а последнее направление преимущественно для краткосрочного прогнозирования (5-10 лет). В инженерном прогнозировании используют теоретические и экспериментальные средства анализа и синтеза.
Разнообразие решаемых задач в области прогнозирования привело к разработке большого числа методов. Наиболее широко в технике используют следующие методы прогнозирования.
1. Метод экстраполяции, который основывается на переносе динамики событий и состояний, имевших место в недалеком прошлом, на будущее. Широкое применение этот метод находит при краткосрочном прогнозировании преимущественно в областях техники, где не предвидятся существенные качественные изменения в ее развитии. Областью этого метода прогнозирования являются в основном события, развивающиеся эволюционным путем и достаточно медленно во времени.
Методом экстраполяции можно решать задачи двух типов 1) статические, в которых анализируют связи между главным при-
знаком и другими параметрами без учета фактора времени; динамические, в которых непременной составляющей уравнений является фактор времени. При решении задач второго типа устанавливают изменение главного признака в будущем. Исходной информацией для решения таких задач является динамический ряд, отражающий изменение главного признака в функции времени. Прогнозирование развития техники на базе динамических рядов состоит из следующих основных операций:
а) приведения исходной информации к виду, приемлемому для предварительного анализа ряда,
б) нахождения зависимости между главным параметром и фактором времени;
в) проверки точности прогнозирования по главному параметру; г) корректировании результатов расчета в случае существенных рас-
хождений 2) Метод экспертных оценок заключается в том, что группе специа-
листов-экспертов ставят ряд вопросов, касающихся развития данного технического направления или" прогнозируемого объекта. Затем математической обработкой результатов опроса экспертов устанавливают преобладающее мнение. Сложным при использовании этого метода, который носят субъективный характер, является выбор групп экспертов, установление принципов проведения опроса, оценка точности результатов и др. Этот метод целесообразно использовать в случае отсутствия достаточно систематизированной информации о прошлом или в случае, когда научно-техническое развитие в большей степени зависит от принимаемых решений, чем от самих технических возможностей.
3). Метод моделирования характеризуется тем, что анализ исходных данных ведут не на исследуемых объектах, а на их моделях, выполненных в соответствий с требованиями теории подобия, Этот метод базируется на целесообразном абстрагировании процессов развития событий в будущем. Наиболее общим и вместе с тем достаточно строгим направлением является метод математического моделирования. Прогнозирование конструкций можно рассматривать как часть научно-исследовательской работы, направленной на подбор и подготовку исходного материала, необходимого для разработки технического задания на проектирование.
На рис. 1 дана схема процесса прогнозирования, на которой указаны этапы прогнозирования и связи между ними. Исходным положением при прогнозировании является цель прогнозирования. В зависимости от нее принимают и объект прогнозирования (связь 1). Период упреждения и точность прогнозирования устанавливают в зависимости от цели и объекта прогнозирования (связи 2 и 3). Период упреждения (период, в который ведут прогнозирование) зависит от требуемой точности прогнозирования: чем больше период упреждения, тем меньше точность прогнозирования; при необходимости повысить точность прогнозирования уменьшается период упреждения (взаимосвязь 4). В зависимости от периода упреждения устанавливают необходимый объем и содержание исходных данных об объекте прогнозирования: чем больше период упреждения, тем полнее должны быть исходные данные; при малом объеме исходных данных период упреждения уменьшается (взаимосвязь 5).
Выбираемый метод обработки исходных данных зависит от требуемой точности прогнозирования: чем выше точность прогнозирования, тем точнее должен быть метод обработки исходных данных; при снижении точности
прогнозирования принимают менее точный метод обработки исходных данных (взаимосвязь 6). Для обеспечения требуемой точности прогнозирования необходимо располагать соответствующим объемом и содержанием исходных данных об объекте прогнозирования. По мере повышения точности прогнозирования объем и содержание исходных данных должны быть более полными (взаимосвязь7).
Выбор метода обработки исходных данных об объекте прогнозирования зависит от принимаемого периода упреждения: чем больше период упреждения, тем точнее должен быть метод обработки исходных данных (взаимосвязь 8).
Наличие объема и содержания исходных данных определяет выбор метода их обработки: чем полнее исходные данные, тем точнее может быть метод их обработки. В то же время определенный метод требует соответствующего объема исходных данных (взаимосвязь 9). Определив объем и содержание исходных данных о прогнозируемом объекте и приняв соответствующий метод обработки исходных данных, можно выполнить необходимые расчеты (связь 10 и связь 11). Произведенные расчеты должны дать возможность получить требуемый результат прогнозирования (связь 12), на основании которого могут быть разработаны допустимые варианты прогноза. Не исключается, что полученный результат прогнозирования не будет полностью отвечать поставленной цели. В этом случае необходимо уточнить отдельные этапы прогнозирования, используя обратные связи.
Рассмотренная схема процесса прогнозирования может оказаться для некоторых классов задач проектирования неприемлемой. В этом случае прогнозирование следует вести в такой последовательности:
1) разработка общей схемы прогнозирования;
2) установление комплекса прогнозируемых параметров;
3) определение требуемой точности прогнозирования;
4) установление продолжительности периода упреждения.
Процесс прогнозирования, исходя из требований по точности, может быть разделен на следующие три части:
1) детерминированную, поддающуюся точному расчету;
2) вероятностную, позволяющую установить предполагаемую закономерность протекания процесса;
3) «чисто» случайную, которая не поддается расчету.
Научное прогнозирование детерминированных процессов характеризуется тем, что период упреждения может быть значительным, и при этом точность прогнозирования во времени не снижается.
При вероятностных процессах точность прогнозирования ниже. Использование при прогнозировании детерминированной и вероятностной частей позволяет прогнозированный процесс сравнить с действительным протеканием процесса и установить влияние «чисто» случайной составляющей. Соотношение между детерминированной, вероятностной и «чисто» случайной составляющими зависит от уровня научного познания рассматриваемого процесса и может изменяться со временем. Научно-технический прогресс способствует увеличению влияния детерминированной части в снижению влияния других составляющих. Поэтому повышение значимости детерминированной составляющей и точности вероятностей составляющей приводит к повышению общей точности прогнозирования. Продолжительность периода упреждения следует устанавливать с учетом, во-первых, продолжительности реализации прогнозируемых процессов и, во-вторых, возможности уточнения первичных результатов прогнозирования по мере получения информации о ходе реализации прогнозируемых процессов.
Прогнозирование конструкций машин включает рассмотрение следующих основных положений.
1. Функциональное назначение.
2. Основные технические и экономические параметры.
3. Возможные компоновочные схемы.
4. Новые материалы и виды заготовок.
5. Новые технологические процессы, оборудование и технологическая оснастка.
6. Новые формы и методы организации и управления производством.
7. Потребность и предполагаемый план изготовления машин.
8. Строительство нового или реконструкция действующего предпри-
9. Эффективность от создания новой конструкции машины.
Прогнозировать можно и отдельные параметры машины, например, массы. В ряде конструкций особое значение приобретает необходимость ограничения массы машины на ранних стадиях проектирования. Для этого анализируют аналогичные конструкции и устанавливают математическую зависимость массы от основных параметров машины. При этом следует учесть влияние на массу параметров конструктивной сложности отдельных сборочных единиц, а также коэффициента прогрессивного снижения массы конструкции совершенствованием методов расчета и конструирования, применением прогрессивных материалов, заготовок и т. д.
2. Стадии разработки конструкторской документации
Стадии разработки конструкторской документации установлены ГОСТ 2.103-68, который входит в единую систему конструкторской, документации (ЕСКД). Государственный стандарт устанавливает пять стадий разработки конструкторской документации на изделия всех отраслей промышленности: техническое задание, техническое предложение, эскизный проект, технический проект и разработка рабочей документации
Процесс разработки конструкторской документации представляет собой постепенное уточнение проекта и приближение к разработке рабочей документации, по которой изготовляют изделий в единичном, серийном или массовом производстве. Многостадийность процесса проектирования указывает на сложность задачи и высокие требования по качеству принимаемых решений, так как ошибки приводят к необходимости устранения их в ходе производства, что вызывает неоправданные дополнительные затраты времени и средств
Техническое задание содержит назначение, технические характеристики и показатели качества, а также технико-экономические требования, предъявляемые к разрабатываемой конструкции машины, число стадий разработки конструкторской документации и специальные требования. Желательно, чтобы в техническом задании была указана производственная база, объем потребной и планируемой продукции, продолжительность ее изготовления, возможные пути модернизации и т. п. Техническое задание после согласования и утверждения является основанием для выполнения проектных разработок.
Техническое предложение содержит техническое и экономическое обоснование целесообразности проектирования машины в соответствии с техническим заданием, возможные варианты его реализации, а также сравнение разрабатываемой конструкции с аналогичными, проверку патентоспособности и т. п Техническое предложение после согласования и утверждения является основанием для выполнения последующих стадий разработки конструкторской документации:
Эскизный проект содержит принципиальные конструктивные решения, дающие общее представление об устройстве и принципе работы маши-
ны, а также данные, определяющие ее назначение, основные параметры и общий вид. Эскизный проект после согласования и утверждения служит основанием для дальнейшей разработки проекта
Технический проект содержит окончательные технические решения, дающие полное представление об устройстве разрабатываемой машины и необходимые исходные данные для подготовки рабочей документации. Технический проект после согласования и утверждения служит основанием для разработки рабочей документации.
Рабочую документации используют для подготовки единичного. серийного или массового производства машин. В процессе разработки рабочей документации наиболее полно учитывают технологические и организационные фактору производства. Эта стадия разработки наиболее продолжительна и требует наибольших затрат времени и средств. Рабочую документацию разрабатывают последовательно для изготовления и испытания опытного образца (партии), установочных серий и установившегося серийного или массового производства. Инженерные расчеты в процессе конструирования, как и весь процесс проектирования машин, носят многовариантный характер, что создает благоприятные предпосылки к выбору оптимального решения. С этих позиций рассматривают стадии разработки технической документации, приведенные на рис, 2.
ГОСТ 2. 103–68 (рис. 2, а) предусматривает последовательное выполнение работ по техническому заданию (ТЗ), техническому предложению (ТП), эскизному проекту (ЭП), техническому проекту (ТП–Т) и рабочей документации (РД). На рис. 2,б дана схема разработки конструкторской документации, которая отражает многовариантный характер процесса; а также путь выбора оптимального решения.
Перед разработкой технического задания на проектирование вводят процесс прогнозирования конструкции, в результате чего может иметь место несколько вариантой прогнозов (П1,П2,...,Пi). ЭТИМ прогнозам соответствует некоторое число вариантов технического задания (ТЗ1,ТЗ2, ...,
Судить об уровне оптимальности разработанных вариантов прогнозов можно после разработки и оценки их предварительными вариантами технического задания. В результате сопоставления разработанных прогнозов с этими техническими заданиями находят оптимальное решение по прогнозированию (ОП), на основании которого затем разрабатывают окончательные варианты технического задания.
Разработанным вариантам технического задания соответствуем некоторое число вариантов предварительных технических предложений (ТП1, ТП2,.. ..,ТПk). Сопоставляя эти технические предложения с вариантами технического задания, устанавливают оптимальное техническое задание (ОТЗ).
По аналогии могут быть установлены оптимальное техническое предложение (ОТП), оптимальный эскизный проект (ОЭП), оптимальный технический проект (ОТП-Т). Оптимальные варианты определяют на основании со-
поставления результатов оценок по двум стадиям разработки; -обратные связи между стадиями проектирования указывают на возможность уточнения принятых ранее решений. Разработка вариантов конструкторской документации на всех стадиях проектирования представляет собой сложную задачу с большим объемом работ. Однако затраты времени и средств на выполнение этой работы вполне окупаются.
Контрольные вопросы
1. Какие этапы входят в процессе создания новой конструкции машины?
2. В чем заключается этап прогнозирования при создании новой конструкции машины?
3. Какие стадии разработки конструкторской документации установлены ГОСТ 2.103-68?
4. Что регламентирует стадия «техническое задание»?
5. Что регламентирует «техническое предложение»?
6. Что регламентирует «эскизный проект»?
7. Что регламентирует «технический проект»?
8. Что регламентирует «разработка рабочей документации»?
Организация работ по прогнозированию представляет собой комплекс взаимосвязанных мероприятий, направленных на создание условий для прогнозирования с целью подготовки информации для принятия оперативных и стратегических решений. Задачами организации работ по прогнозированию являются: сбор и систематизация необходимой для прогнозирования информации; подготовка специалистов, владеющих основными приемами и методами прогнозирования; формирование и организация функционирования рабочих органов планирования, интегрированных с существующими службами управления.Рациональная организация работ по прогнозированию должна обеспечивать оперативное получение вариантов качественных характеристик изучаемого объекта, тенденций его изменения, также сокращение средств и трудозатрат на проведение прогнозирования. При решении организационных вопросов необходимо установить, будет ли весь прогнозный расчет выполняться штатными сотрудниками или будет принято решение по привлечению сторонних специалистов. При разработке долгосрочных и среднесрочных прогнозов в ряде случаев целесообразно привлекать внешних консультантов. Для такого привлечения существует ряд аргументов: - прогнозирование требует профессионализма: специалист лучше владеет сложной методологией исследования, включающей разнообразные методы; - выполняя прогнозные работы в различных областях деятельности, консультант лучше ощущает связи между элементами целого, поэтому он может лучше реализовать системный подход как основу прогнозирования;- не являясь штатным сотрудником, внешний консультант больше заинтересован в объективности и эффективности прогноза и более объективен, так как не зависит от мнений других членов и руководителей хозяйственной структуры (с чем вынужден считаться штатный сотрудник).Привлечение консультантов-экспертов при разработке прогнозов обосновано на стадии сценарного прогнозирования, где требуется большое число экспертных оценок, аналитических расчетов.Структура прогноза обусловлена сроками, на которые он разрабатывается, а также основными направлениями научно-технического прогресса, которые зависят от «срока жизни» тенденций, сложившихся в период, предшествующий их разработке. Чем более устойчивый характер имеют тенденции, тем шире может быть горизонт прогнозирования. Прогноз является предплановым документом и поэтому его внедрение на практике означает разработку научно обоснованного, оптимального плана на основе использования вариантов прогноза и затрат на его достижение.Порядок и последовательность работы определяется в зависимости от применяемого метода прогнозирования. Обычно работа выполняется в несколько этапов.
1-й этап – прогнозная ретроспекция, т.еустановление объекта прогнозирования и прогнозного фона. Работа на первом этапе выполняется в такой последовательности:
Формирование описания объекта в прошлом, что включает предпрогнозный анализ объектов, оценку его параметров, их значимости и взаимных связей;
Определение и оценка источников информации, порядка и организации работы с ними, сбор и обработка ретроспективной информации;
Постановка задачи исследования.
Выполняя задачи прогнозной ретроспекции, прогнозисты исследуют историю развития объекта и прогнозного фона с целью получения их систематизированного описания.
На этой же стадии осуществляется разработка задания на прогноз, т.е такого документа, который определяет цели и задачи прогноза и регламентирует порядок его разработки.
2-й этап – прогнозный диагноз, в ходе которого исследуется систематизированное описание объектов прогнозирования и прогнозного фона с целью выявления тенденций их развития и выбора моделей и методов прогнозирования. Работа выполняется в следующей последовательности:
Разработка модели объекта прогноза, в том числе формализованное описание объекта, проверка степени адекватности модели объекту;
Выбор методов прогнозирования (основного и вспомогательного), разработка алгоритма и рабочих программ.
3-й этап – проспекция, т.е. процесс обширной разработки прогноза, в том числе:
Расчет прогнозируемых параметров на заданный период упреждения;
Синтез отдельных составляющих прогноза.
4-й этап – оценка прогноза, в том числе его верификация (определение степени достоверности, точности и обоснованности).
Полученный прогноз в дальнейшем может быть подвергнут корректировке, т.е. уточнению по результатам верификации, с учетом дополнительных материалов и исследований.
Результаты прогноза оформляются в виде справки, доклада или иного материала и представляются заказчику.
В ходе прогнозирования у исполнителей может возникнуть прогнозный вариант, прогнозная альтернатива и необходимость проверки прогнозного эксперимента.
Прогнозный вариант – один из прогнозов составляющих группу возможных прогнозов.
Прогнозная альтернатива – один из прогнозов, составляющих группу взаимоисключающих прогнозов.
Прогнозный эксперимент – варьирование характеристик объекта прогнозирования на прогнозных моделях с целью выявления возможных допустимых, недопустимых прогнозных и альтернативных вариантов развития событий.
Верификация прогноза - проверка на истинность, достоверность. Различают несколько способов верификации прогноза:
Прямая (разработка прогноза методом, отличным от первоначально использованного);
Косвенная (сопоставление с прогнозами, полученными из других источников информации);
Повторным опросом (использование дополнительных обоснований или изменение экспертом его оценки, отличающегося от мнения большинства.) и др.
4. Основные стадии планирования.
В зависимости от того, о каких планах идет речь (государственных или планах организации) этапы планирования могут различаться. Государственное планирование осуществляется по строго определенным процедурам, порядок которых закреплен в специально разработанных методических рекомендациях, основанных на нормах закона 172-ФЗ «О стратегическом планировании в РФ» или подобных документах регионального или муниципального уровней управления. Подробно об этом будет рассказано в теме 4. В данной лекции мы рассмотрим процедуру планирования на уровне организации (предприятия).
В планировании, как в процессе, выделяют 4 основные ступени: составление плана; принятие плана; осуществление плана; оценка плана. При детальном описании, процесс планирования рассматривается в виде 12 этапов. 1) обоснование целей деятельности;
2) сбор экономической информации;
3) проведение комплексного экономического анализа;
4) составление прогнозов;
5) собственно планирование – составление проектов общего и частных планов;
6) утверждение планов;
7) доведение планов до исполнителей;
8) выполнение плана исполнителями;
9) контроль и мониторинг исполнения плана;
10) корректировка плана;
11) оценка итогов выполнения плана;
12) подготовка к разработке планов на следующий период.
Представленная в перечне последовательность этапов не является жестко фиксированной. За счет эффекта многообразных обратных связей может возникнуть необходимость в корректировке итогов предыдущего этапа, в согласовании решений по сопредельным разделам плана. «Неприкосновенной» остается ориентация на миссию предприятия, а конкретные средства и способы ее реализации могут видоизменяться в зависимости от динамично меняющихся условий внешней и внутренней среды предприятия.
Как видно из перечня этапов, планирование является непрерывным процессом, в котором соблюдаются принципы преемственности и непрерывности. Условность приведенного перечня состоит в том, что этапы могут разграничиваться с разной степенью детализации, а различные операции (этапы) – чередоваться в различной последовательности; возможен возврат к предыдущим этапам с целью корректировки или параллельная работа по нескольким операциям.
В рамках приведенного перечня этапов рассмотрим содержание каждого из них.
1. Планирование начинается с выбора приоритетов в развитии предприятия, что соответствует определению целей и методов их достижения.
2. Работа по сбору данных при осуществлении прогнозирования и планирования во многом одинакова. Однако при планировании используется преимущественно информация о внутренней среде хозяйствования, в то время как при прогнозировании велика значимость данных о факторах внешней среды функционирования предприятия.
3. Комплексный экономический анализ осуществляется в форме оценки информации о настоящем и прошлом в деятельности предприятия, что необходимо для определения будущего. В процессе экономического анализа изучаются данные об экономическом, коммерческом, технологическом, кадровом и ином состоянии в прошлом и настоящем с целью оценки будущих условий и результатов деятельности предприятия. Экономический анализ является обязательным начальным этапом планирования. Он включает: расчеты экономических показателей; содержательный анализ, т. е. определение позитивных результатов деятельности; выявление негативных аспектов в итогах деятельности предприятия; общую оценку деятельности; разработку рекомендаций по улучшению экономического положения предприятия.
Разработаны стандартные процедуры и методики экономического анализа. К основным методам экономического анализа относятся: сравнение; группировка; индексный метод; метод цепных подстановок; графический метод; балансовый метод; корреляционный и регрессионный анализ; факторный анализ; теория игр; теория массового обслуживания и др.
4. На основе данных комплексного экономического анализа разрабатываются прогнозы в виде многовариантных моделей (оптимальный, пессимистический и наиболее реальный варианты).
5. Следующий этап организации работ – собственно планирование, т. е. составление проектов общего и частных планов. Содержанием планирования является выполнение серии расчетов в соответствии с принятой методологией и получением системы итоговых плановых показателей.
6. Процесс утверждения плановых показателей включает предварительное обсуждение проекта плана заинтересованными службами фирмы, его рассмотрение высшим руководством предприятия, которое утверждает план либо возвращает его на доработку. Утверждение официальных планов фиксируется документально протоколом, приказом или распоряжением.
7. После утверждения планы доводятся до исполнителей: структурных подразделений, отделов, служб и отдельных работников. Необходимо обеспечить правильное понимание всеми исполнителями своих функций.
8. Следующим этапом является деятельность по выполнению планов, в этой работе заметную роль играют менеджеры. Важным условием успеха на этом этапе является взаимная согласованность и координация деятельности подразделений предприятия. При возникновении отклонений в отдельных звеньях производственной цепи нарушается общий цикл выполнения работ.
9. Весь ход выполнения плана необходимо держать под контролем. Для этого осуществляются контроль и мониторинг исполнения плана, включая все элементы производственного процесса и его конечный результат. Осуществляется мониторинг расходования всех видов ресурсов, проверяется соблюдение сроков выполнения производственных операций, оценивается экономический эффект по отдельным операциям и производственному процессу в целом.
10. При проведении контроля и мониторинга могут обнаружиться отклонения от плановых заданий либо изменения условий хозяйствования, что может потребовать корректировки плана по объемам, срокам, ассортименту. Сложной дилеммой в теории планирования является конфликт двух требований: адекватности и стабильности плана. С одной стороны, при разработке плана необходимо обеспечить возможность непрерывной его адаптации к изменяющимся условиям деятельности фирмы. С другой стороны, план должен быть относительно стабильным, чтобы он действительно мог служить ориентиром в работе предприятия. Разрешение данного противоречия состоит в принятии компромиссного решения на основе корректировки плана (постоянно либо эпизодически, по мере накопления его оперативных изменений). Но оба плана – первоначальный и скорректированный – должны иметь неизменные конечные параметры-критерии, позволяющие оценить степень достижения конечных целей деятельности.
11. При завершении планового периода подводятся итоги выполнения плана, выявляются причины и факторы отклонений, если они имели место, что должно быть учтено при планировании на следующий период.
12. После завершения очередного планового периода должен непосредственно включаться в действие новый план на следующий плановый период. Очевидно, что подготовка и разработка нового плана должна была осуществляться заблаговременно в период действия предыдущего плана.
Существенным организационным вопросом планирования является создание условий и определение мер по обеспечению выполнения плановых заданий. Основными из них являются:
· детальное и конкретное описание необходимых действий;
· определение перечня исполнителей с указанием решаемых ими задач;
· установление календарных сроков выполнения плановых заданий;
· определение центров ответственности по каждому разделу плана и плану в целом;
· ресурсное обеспечение, включая финансирование, материальное обеспечение, организационное обеспечение, технологическую базу, маркетинговую деятельность, кадровый потенциал и др.
