Концептуальное проектирование: методы, средства, цели и задачи. Модели ис и методики проектирования

Концептуальное проектирование порой называют техническим. Его основными этапами являются:

1) предварительное проектирование,

2) эскизное (рабочее или техно-рабочее) проектирование,

3) изготовление, испытания и доводка опытного образца системы.

(ИС - информационная система!)

При проектировании, в т.ч. при решении проблем автоматизации процессов, обычно изначально принимается один из двух вариантов: создание системы решающей сиюминутные задачи или включающей и перспективные задачи (“на вырост”), учитывающие будущие потребности.

В первом случае можно выбрать недорогое решение и быстро его реализовать. Однако высока вероятность, что достаточно скоро такую систему потребуется в значительной степени модернизировать или заменить.

Во втором случае потребуется более серьёзная проработка требований и технических решений, влекущая за собой увеличение сроков выполнения и стоимости проекта.

Не следует упускать из виду, что быстрое развитие науки, техники и технологий приводит к быстрому старению используемых методов и систем, что отрицательно влияет на эффективность их использования. При этом поэтапно вносить изменения в отдельные компоненты системы значительно проще, чем заменять её полностью. Кроме того, обычно требуется обеспечить быстрый возврат инвестиций, что достаточно сложно организовать при внедрении комплексных решений.

Можно выделить три основных вида проектирования объектов и систем по степени их сложности, объёму и ряду других показателей: крупные, средние и малые (мелкие) проекты.

При реализации крупных проектов обычно прибегают к помощи хорошо зарекомендовавших себя крупных компаний-интеграторов, в том числе консалтинговых и внедренческих организаций.

Для реализации средних проектов стараются обойтись своими силами и (или) используют готовые решения, которые стремятся адаптировать под конкретные требования организации-заказчика.

Малые проекты характеризуются использованием готовых решений и, в ряде случаев, адаптацией их под конкретные условия использования.

Проектирование ИС начинается с составления в текстовой и (или) графической форме плана работ. На первом этапе проектирования необходимо выяснить требования пользователей к системе и, на основании этих требований, сформировать макет системы. Предпочтительно осуществлять проектирование модульным методом. Проектирование информационных систем непосредственно связано с их программированием, поэтому значительная часть проектных работ связана с программированием ИС.

9. Особенности натурного анализа

Натурным моделированием называют проведение исследования на реальном объекте с последующей обработкой результатов эксперимента на основе теории подобия. Натурное моделирование подразделяется на научный эксперимент, комплексные испытания и производственный эксперимент. Научный эксперимент характеризуется широким использованием средств автоматизации, применением весьма разнообразных средств обработки информации, возможностью вмешательства человека в процесс проведения эксперимента. Одна из разновидностей эксперимента - комплексные испытания, в процессе которых вследствие повторения испытаний объектов в целом (или больших частей системы) выявляются общие закономерности о характеристиках качества, надежности этих объектов. В этом случае моделирование осуществляется путем обработки и обобщения сведений о группе однородных явлений. Наряду со специально организованными испытаниями возможна реализация натурного моделирования путем обобщения опыта, накопленного в ходе производственного процесса, т.е. можно говорить о производственном эксперименте. Здесь на базе теории подобия обрабатывают статистический материал по производственному процессу и получают его обобщенные характеристики. Необходимо помнить про отличие эксперимента от реального протекания процесса. Оно заключается в том, что в эксперименте могут появиться отдельные критические ситуации и определиться границы устойчивости процесса. В ходе эксперимента вводятся новые факторы возмущающие воздействия в процесс функционирования объекта.

10. Изучение аналогов и образцов

Динамика перемен в современном мире обеспечивается преимущественного за счет интенсивной проектной деятельности, к которой способны только субъекты культурно-технологического развития, а не просто исполнители. Главным фактором развития становится производство новых знаний - детерминирование интеллектуальных технологий, что предполагает уход человека из сферы непосредственного преобразования вещества и энергии на уровень управления и творческой деятельности. Постоянно ускоряющийся темп научно-технического прогресса предъявляет особые требования к современному человеку. Знания быстро устаревают, и возникает постоянная потребность в обновлении и приобретении все новых знаний. В таких условиях имеющихся у человека знаний недостаточно и он вынужден их добывать и производить все более ускоренными темпами.

Успешность и качество жизни зависит от способности человека проектировать - самостоятельно выявлять проблемы, противоречия и задачи окружающей действительности (предпроектные исследования), создавать что-либо новое (не бывшее ранее) более эффективное, позволяющее преодолевать возникающую проблему, то есть за счет «выхода» за пределы познанной реальности и создания новой, пока еще не ставшей.

Проектирование в реальной действительности осуществляется по некоторым устоявшимся правилам и закономерностям. Проектирование всегда предполагает некоторое приращение к исходному состоянию объекта проектирования. Результат проектирования может быть представлен как некоторая исходная система (ИС) и добавка (приращение) А.

Процесс выявления проблемы и поиск ее решения происходит по определенной схеме. Часто эта схема не осознается (остается в подсознании). Весь процесс проектирования может быть условно разделен на три больших этапа :

Этот этап связан с выявлением проблемы. Основой возникновения проблемы в форме, пригодной для выполнения логических или эвристических процедур по ее разрешению, является некоторый дискомфорт, явное или скрытое неудобство, которое испытывает человек в определенной ситуации жизнедеятельности, обозначаемой в качестве проблемной. Осознание интуитивно ощущаемого дискомфорта (физического, психического, интеллектуального, духовного) и неудобства приводят к пониманию человеком сущности проблемы и ее формулированию, что является одним из условий разрешения проблемы. При этом проблема преобразуется в задачу, где известны объект изучения и /или преобразования, исходные условия и состояние, а так же (при необходимости) ограничения на будущие возможные решения. Предпроектные исследования позволяют предотвратить повторение уже созданных проектов и направить творческую мысль на выявление действительно реальных проблем и формулирование задач, решение которых позволит устранить проблему на более высоком уровне качества.

Второй этап имеет целью создание собственно проекта в виде описаний, схем, чертежей, алгоритмов, программ, расчетов и т.п. Процесс создания проекта заключается в построении мыслительных образов будущей реальности (идей) эвристическими, ассоциативно-интуитивными, рациональными, алгоритмическими и другими способами, активизирующими креативную функцию сознания, и в последующем переводе сформировавшихся мыслительных образов в доступную для зрительного восприятия и понимания форму (визуализация или конструирование). Создание доступного для восприятия образа (облика) идеи решения проблемы обеспечивается взаимно обусловленными видами мыслительной деятельности человека - исследовательской и проектной. При их определенном сходстве они отличаются, прежде всего, объектом познания, а также методами и последовательностью выполнения процедур. Исследование и проектирование можно разделить по типу моделей. Исследование - познавательная модель, ориентированная на процесс получения знания о реально существующем мире и его элементах. Эту модель можно построить для процесса обучения и для процесса научного исследования - это процесс производства знаний о явлениях, свойствах, состояниях существующего, имеющегося в наличии реального объекта или их совокупности. Исследовать можно только то, что есть в реальном мире. Проектирование - это прагматическая модель, строится в ситуациях, когда необходимо осуществить какое-либо преобразование реального мира с целью получения другого иного результата - это процесс производства знания о несуществующей (виртуальной) реальности, которая может состояться при определенных условиях.

Проектирование и исследование, познавательные и прагматические модели не могут существовать друг без друга. Они могут рассматриваться, как взаимно обусловленные процедуры процесса удовлетворения потребности человека.

11. Изучение нормативов

Нормативы - это методические указания в строительстве, это совокупность принятых органами исполнительной власти нормативных актов технического, экономического и правового характера, регламентирующих осуществление градостроительной деятельности, а также инженерных изысканий, архитектурно-строительного проектирования и строительства.

Изучение нормативов играет основную, важную роль, так как нормы в строительстве охватывают громаднейшую область проектирования. Например:

раздел Безопасность включает (Противопожарные нормы, нагрузки и воздействия, основания зданий и сооружений) и многое другое,

Раздел Конструкции охватывает всевозможные бетонные и железобетонные, алюминиевые, асбестоцементные и прочие конструкции

Раздел Инженерные сети и системы охватывает канализацию зданий, наружные сети и сооружения, отопление, вентиляция и кондиционирование, а так же газоснобжение, расчет стальных трубопроводов и многое другое.

Раздел Транспорт охватывает магистральные трубопроводы, Промышленный транспорт, Трамвайные и троллейбусные линии и многое другое.

Так же есть и другие разделы напримергидротехнические сооружения, Градостроительство, организация, производство и приёмка работ, сметные нормы и другие

Качество владения этими знаниями формирует пользу, прочность, красоту, и экономичность сооружаемого объекта.

Инновационный потенциал основан на результатах первых двух этапов инновационного цикла, т.е. на результатах фундаментальных и прикладных исследований. Эти результаты могут быть выражены в разных видах - от идеи, характеризующей саму возможность практического применения, до опытных образцов, обеспеченных чертежно-технической документацией, технологией производства, испытанных и апробированных на производстве.

Апробированный результат научно-исследовательской работы (НИР) и научно-исследовательской опытно-конструк-торской работы (НИОКР) является предпочтительным для применения на предприятиях, так как дает возможности развития предприятия при определенных рисках. Первый вид испытанных научных результатов (идея НИР) является основой инновационного потенциала и отличается высокими рисками, которые практически оценить очень сложно. Поэтому такие результаты имеют развитие приоритетно на основе государственного управ-ления, которое выступает венчурным капиталистом.

Результаты научных исследований, которые планируются к переходу в стадию инновационной диффузии, являются основой для новой стадии исследований, которая характерна актуальностью выполнения НИР технико-технологических и инновационных исследований.

Инновационные исследования определяют пути перехода от результатов НИР к инновационной диффузии и включают организационно-экономические исследования, выбор предприятий и организаций для внедрения в производство новшеств, нововведений и инноваций.

Таким образом, к особенностям инновационного развития относятся вопросы, характерные для ранних стадий проектирования технических объектов и систем в техновещественном развитии отраслей жизнедеятельности общества. Второй составляющей инновационного развития является инновационное исследование, определенное выбором предприятия и формированием партнерских отношений его с научной организацией, университетом, т.е. с разработчиком новшества, нововведения, инновации.

В таком подходе к организации управления инновационным развитием в условиях региона обеспечивается неразрывность инновационного цикла как необходимого условия для развития инновационной деятельности.

Моделирование на ранних стадиях проектирования призвано решать задачу концептуального проектирования, т.е. определять и использовать такие технико-технологические решения, которые в дальнейшем могут обеспечивать конкурентные преимущества создаваемому техническому объекту, системе, предприятию, отрасли и территории (региону).

Концептуальное моделирование имеет особенности, характерные для ранних стадий проектной деятельности (включая идею) и завершая эскизным проектированием, что определяет создание новых и перспективных технико-технологических решений, обеспечивающих инновационный потенциал конкурентными преимуществами.

Результирующими от созданной идеи могут быть: 1) проект; 2) программа; 3) направление научной и опытно-конструк-торской работы. Создание на основе полученного технико-технологического решения проекта определяет возможности бизнес-планирования, т.е. получение обоснованного организационно-экономического плана работы. Программа включает процесс исследований, результатом которых является комплекс взаимоувязанных инновационных проектов. Достижение организационно-экономической эффективности по программе осуществляется поэтапно на основе согласованного выполнения комплекса проектов. Отличительной особенностью инновационного направления является большая доля научных исследований, направленных на изыскание таких технико-технологиче-ских решений, которые могут обеспечить конкурентные преимущества предприятию в его развитии. Направление включает программы и проекты.

Ведение проектных работ по каждому из трех направлений опирается на интеллектуальный потенциал профессионалов, использующих методы научно-технического творчества, и требует в современных условиях поддержки на основе информационных технологий для решения неформализованных научно-технических задач.

Концептуальное проектирование, включающее поиск идей, отличается планированием целевых показателей, параметров, индикаторов создаваемого технического объекта или системы. С позиции инноваций при проектировании отрицательный результат, имеющий даже научную ценность, рассматривается как неудача. Согласно когнитивной психологии, каждый проектировщик, конструктор имеет свою персональную когнитивную карту, которая определяет схему его видения образа объекта проектирования и процесса его реализации, поэтому задачей является выбор инновационного образа технического проектирования объекта.

Процесс работы связан с наличием у разработчика некоторой мыслительной модели, которая имеет текущее состояние и постоянно меняется в процессе познания, что и является процессом концептуального проектирования с инструментальным использованием когнитивных моделей (лат. cognition - знание, познание). В исследованиях технической направленности эти модели находят применение в качестве имитационных, которые ориентированы на прогнозирование поведения оператора при взаимодействии его со сложными техническими системами.

Концептуальное проектирование характерно целесообразностью использования методов опосредованного познания, т.е. моделирования. Характеризуя модели, используемые на ранних стадиях проектирования, отметим приоритетность внимания к особенностям построения иерархических структур моделирования, имеющих место информационных процессов, а также на принятии решений.

Исследование задачи структурного и параметрического синтеза в процессе проектирования на ранних стадиях с когнитивных позиций в сложных технических системах показывает два явно выраженных этапа: 1) этап структурного синтеза и 2) этап параметрического синтеза описании функционирования. Этапы включают существенные звенья познавательной направленности. Когнитивное моделирование при компьютерной поддержке повышает эффективность проектирования. Задачи структурирования, компоновки изделия и параметризации представляются наиболее перспективными с позиции когнитивного моделирования.

Например, при создании дизеля структура изделия может меняться несущественно и основные трудности будут связаны с параметрическим синтезом. Обратная ситуация - при создании продуктов питания нового поколения и примерно равнозначная значимость структурного и параметрического синтезов - для сферы строительства. При этом могут быть исключения для каждой из указанных отраслей по соотношению задач структурного и параметрического синтеза, что определяется созданием гибкой производственной системы.

Формирование структуры осуществляется эвристическим путем (методы научно-технического творчества), или структура выбирается из набора решений. Моделировать структурные и параметрические (функциональные) этапы в единой модели одновременно весьма сложно и может частично решаться только при компьютерной поддержке в системе «человек-машина». При этом параметрический этап (функционирования) отличается использованием теории анализа и подобия. Создание теории функционирования для сложных технических систем возможно лишь для отдельных аспектов.

На ранних стадиях проектирования находят применение грубые промежуточные компоновочные чертежи и подобные модели (вербальные, на основе последовательного приближения).

Содержательные модели представляют собой словесные постановки задачи, программы и планы развития систем, «деревья» целей, управления, проектирования и др., которые широко используют системный подход, опирающийся на понятия системы, подсистемы, элемента структуры, иерархии, свойства (параметров), цели, функции и т.п. Это позволяет выявить специфику и закономерности сложных систем, разбить на подсистемы и организовать их взаимодействие с учетом влияния внешней среды. Далее проявляется возможность перехода к использованию формализованных методов.

Рассматривая модели, используемые при решении задач проектирования, можно выделить:

Иерархическое описание и стратегии его формирования;

Теоретико-множественные модели;

Модели представления знаний: например: продукция как форма предоставления знаний; фреймы; сценарии; предикатные модели; модели представления данных.

При проектировании под сценарием понимается система предположений о течении изучаемого процесса, на основе которой разрабатывается один из возможных вариантов прогноза, строится план (тоже сценарий) осуществления чего-либо. Сначала разрабатывается базовый сценарий, который показывает наиболее вероятное воздействие всех событий на показатели благополучия и параллельно строится пессимистический сценарий. Далее, чтобы помочь руководителю принять адекватное решение, разрабатываются две стратегии упреждающих действий:

В отношении событий, поддающихся контролю, намечаются действия, направленные на то, чтобы желательные события происходили, а нежелательные - нет;

В отношении событий, не поддающихся контролю, намечаются действия, которые усиливают благоприятные последствия и смягчают неблагоприятные.

Результатом такой проработки является так называемый «форсированный сценарий». Имеются примеры удачного использования сценариев при проектировании для описания действий пользователя с несколькими уровнями наглядного объяснения. Результаты позволяют продемонстрировать, насколько детально должна быть представлена информация, предназначенная для использования в адаптивных интерфейсах. Сценарии являются способом представления информации и удобны для представления стереотипных знаний, определяющих типичные ситуации конкретной предметной области. В интеллектуальных системах сценарии используются в процедурах понимания естественно-языковых текстов, планирования поведения, принятия решения, повышения эффективности обучения.

Такой подход к проектированию на ранних стадиях с позиции когнитивного моделирования обеспечивает саму возможность ведения стратегии инновационного развития. При этом удается оттеснять стратегию развития по имитационной модели, которая развита в российском обществе. При создании компьютерной поддержки процесса концептуализации необходимо активнее использовать интеллектуальный потенциал профессионалов из разных сфер знаний, научных организаций, предприятий, отраслей.

Когнитивное моделирование технико-технологических объектов и систем определяет возможность комплексной увязки в информационную технологию трех компонентов: 1) концептуализации; 2) структурирования и 3) параметризации. Концептуализация должна быть целенаправленной, что предполагает применение категориального анализа и теории парадигмы.

При когнитивной направленности структурирования определяется возможность порождения новых инвариантных структур.

На основе вербальных моделей через создание блок-схем процесс проектирования выходит на компоновку, которую выполняет специалист, и он должен быть обеспечен персонифицированной системой поддержки. Для параметризации компонентов изделия характерны интеграционные работы, что определяет целесообразность использования когнитивной компьютерной графики. Концептуальное проектирование носит коллективный характер, что определяет особенности информационной технологии поддержки этой деятельности.

Следует отметить, что чем более ранняя стадия проектирования (стадия идеи) рассматривается, тем более конкурентной может быть создаваемое изделие, технический объект или система, технология.

Подходы, модели, используемые при создании технических систем, могут быть использованы в аналитической системе управления не только для разработки технико-технологических решений, но и для выработки решений системного управления инновационным развитием организации, предприятия, отрасли, региона.

Развитию инновационного потенциала характерна система «университет - промышленность», так как необходимо совмещение знаний этих двух сфер знаний.

Основные понятия, классификация

Главным направлением деятельности Компании «Метод» с момента ее основания и по настоящее время является разработка изобретающих компьютерных программ на основе методов концептуального проектирования технических систем.

Концептуальное проектирование - это отдельный вид проектной деятельности. Её результат - варианты концепций проектируемой технической системы (ТС) как в целом, так и ее отдельных частей.

Концепция ТС имеет различные формы представления, отличающиеся уровнем проработки (конкретности). Это:
Функциональная схема, в которой указан набор элементов ТС, выполняющих ту или иную техническую функцию, и способ их взаимодействия.

Принцип действия , определяющий взаимосвязь между физическими (химическими и т.п.) явлениями, протекающими в ТС на различных этапах ее жизненного цикла.

Принцип изменения , указывающий, как надо изменить материалы, конструкцию, режимы работы и взаимодействие устройства с окружающей средой, чтобы улучшить его характеристики.

Конструктивная схема , которая определяет состав ТС, взаимное расположение и взаимосвязь между ее элементами, особенности их конструктивного исполнения, используемые материалы, оптимальное соотношение параметров элементов и другие существенные признаки. Обычно, для краткости изложения, конструктивная схема ТС представляется в виде отличительной формулы . В ней перечисляются только те конструктивные признаки, которые отличают проектируемую ТС от ее прототипа.

Основной объем задач концептуального проектирования приходится решать на ранних стадиях разработки ТС: при разработке концепт - проекта и эскизном проектировании. Иными словами, тогда, когда определяется облик будущего изделия. Однако, и в дальнейшем, на этапах рабочего проектирования, испытаний, постановки на производство разработчики сталкиваются со сложными техническими проблемами. Их устранение так же требует методов концептуального проектирования.

Место и объем концептуального проектирования как отдельной поисковой процедуры поясняет следующая схема.

Концептуальное проектирование - это важнейшая составляющая процесса создания нового изделия. В конечном итоге, именно число проработанных концепций будущего изделия определяет его новизну и качество , а, следовательно, его конкурентоспособность и объем продаж .

Практическое применение методов концептуального проектирования показало, что они незаменимы при решении таких задач, как:

• разработка новых устройств и технологий;
• повышение качества и снижение издержек производства;
• прогноз развития конкретной области техники;
• получение приоритета в заданной области техники;
• управление знаниями и интеллектуальной собственностью предприятия.

Изобретательство и концептуальное проектирование

Изобретательство и концептуальное проектирование являются родственными видами деятельности, отличающимися, в основном, своим целями.

Изобретательство - это индивидуальная инициативная деятельность. Цель изобретателя состоит в создании изобретения, т.е. технического решения, обладающего мировой новизной . Изобретательство, как вид человеческой деятельности, сродни искусству. Поэтому очень часто создание изобретения несет в себе элемент случайности . Многие замечательные изобретения появляются «ни тогда» и «ни там», как того требует реальное производство. Это одна из главных причин трудностей внедрения изобретения в практику.

Случайный характер изобретательства может задержать развитие техники не на годы, а на тысячелетия! Например, древним грекам были известны все элементарные технические устройства, которые использовал Эдисон в своем фонографе для записи и воспроизведении звука. Они знали о свойствах струн колебаться при дуновении ветра, о колебании мембран барабанов, применяли рычаг для увеличения силы и использовали дощечки, покрытые воском, для записи слов. Однако соединить все эти знания вместе в одном устройстве они не смогли. Кстати, изобретению фонографа Эдисон также обязан счастливому случаю.

В отличие от изобретательства, концептуальное проектирование - это плановая производственная деятельность . Её цель - решить техническую проблему, которая поставлена перед разработчиками, в заданный срок. При этом, обычно, не ставится задача найти принципиально новое техническое решение, т.е. изобретение.

Если техническое решение находится после установленного срока, то, как правило, реализовать его практически не удается. Использование такого решения в текущем проекте невозможно, т.к. упущено время. В следующем проекте аналогичного изделия этому решению также обычно не находится места, т.к. появляются новые требования и новые решения.

Цель концептуального проектирования - обеспечение планомерности решения технической проблемы - достигается за счет применения современных информационных технологий. В отличие от изобретательства, в котором преобладает творческое начало человека, концептуальное проектирование - это, в первую очередь, технология. Именно она позволяет гарантировать нужный результат в установленные сроки.

ТРИЗ и концептуальное проектирование

ТРИЗ - теория решения изобретательских задач - была разработана Альтшулером Г.С. и его учениками в СССР в период 50 - 80-х годов прошлого века. Эта методология успешно развивается и в настоящее время. Методы ТРИЗ используют как отдельные изобретатели, так и консультационные фирмы во многих странах мира.

ТРИЗ и концептуальное проектирование являются родственными методологиями. У них одна и та же цель - плановое, целенаправленное решение технических проблем, но различные методы.

Основной арсенал ТРИЗ - это эвристические методы , состоящие из специальных алгоритмов, инструкций, методических рекомендаций и т.п., которые ориентированы на использование их человеком. Методы ТРИЗ помогают изобретателю проанализировать техническую проблему, придумать решение и расширить область его применения.

Более широкое использование методов ТРИЗ в инженерной практике ограничено необходимостью предварительного обучения . Овладеть этими методами на должном уровне можно только после длительного обучения на специальных курсах у опытного преподавателя.

Соответствующей реакцией на проблему обучения стало создание компьютерных программ, реализующих методы ТРИЗ. Однако, это не позволяет полностью избежать предварительного обучения. В этих программах компьютер используется как вспомогательное средство. С его помощью изобретатель, в основном, регистрирует результаты решения технической проблемы, а также находит подходящие эвристические приемы и технические примеры. При работе с такими компьютерными программами весь объем творческих операций изобретатель должен выполнить сам.

В концептуальном проектировании для решения технических проблем используются формальные методы и большие базы знаний , которые могут быть реализованы только в виде компьютерных программ. Пользователю совсем необязательно знать, какие методы (алгоритмы) применяются в этих программах. Ему достаточно указать техническую проблему, нажать кнопку «Решить» и выбрать лучшее из найденных решений. Таким образом, методы концептуального проектирования позволяют любому инженеру целенаправленно решать технические проблемы без предварительной методической подготовки.

Несмотря на указанные различия, подходы ТРИЗ и концептуальное проектирование не исключают, а дополняют друг друга. Методы ТРИЗ незаменимы при поиске направлений решения технической проблемы. Они помогают инженеру перейти от сложной технической проблемы к типовым изобретательским задачам. После этого можно применить методы концептуального проектирования. Уже сейчас изобретающие программы на основе методов концептуального проектирования могут решать некоторые изобретательские задачи средней степени сложности. Это обеспечивают обширные базы конкретных инженерных знаний и сложные формальные алгоритмы, которые используются в этих программах.

Кроме того, как показывает наш опыт, наилучших результатов при работе с современными изобретающими программами добиваются инженеры, владеющие ТРИЗ.

К этому надо добавить, что полностью формализовать весь процесс решения технических проблем не удастся никогда. Очевидно, что со временем область применения изобретающих компьютерных программ будет расширяться, но они никогда полностью не заменят в этом деле человека. И вызвано это не тем, что еще не решены какие-то математические проблемы или не хватает быстродействия и памяти у существующих компьютеров. Проблема только в одном: компьютер не изобретает, потому что он этого не хочет!

Не много стоит построить небоскреб: знаний и умений - достаточно. Много стоит идея такого здания, которую можно реализовать в любых климатических условиях при возможных тектонических движениях земной коры: знаний и умений - будет явно недостаточно при этих (всего двух!), но кардинально существенных, условиях.

Сомнительно, что человек решится на концептуальное проектирование такой идеи. Есть уникальные технические решения, которые в разных странах мира разные специалисты реализовали в зданиях, мостах, телекоммуникационных сооружениях и других сложных конструкциях. Все это востребовано в конкретном месте для конкретной цели и рассчитано на конкретные условия применения.

Статика и динамика систем

Современное концептуальное проектирование - это статика. Условия применения результатов интеллектуальной деятельности человека - это всегда динамика. Сама человека - это непрерывное развитие (динамика).

Сегодня уровень науки, технологий и знаний слишком мал, чтобы создавать динамичные системы. Если человек проектирует самолет: это, как минимум, мотор и два крыла. Если создает престижный автомобиль, то у авто будет кожаный салон и четыре колеса. О подводных лодках, истребителях и космических кораблях вовсе можно не говорить: инерция и жесткая конструкция делают их уязвимыми для любого динамичного, не обязательно «интеллектуального», снаряда.

Каждая новая техническая система - лучше предыдущей. Она впитывает опыт создания предшественниц, нивелирует допущенные ранее ошибки и просчеты. Со статикой результатов интеллектуальной деятельности человека привыкли мириться: другого выхода нет. Допускать допущенные просчеты в концептуальном проектировании новых технических, социальных и иных систем уже не принято.

Любое проектирование - это спиралевидный динамический процесс, который адаптивно учитывает достигнутые ранее знания и умения, определяет изменения в области применения и ориентируется на обоснованные требования потребителя.

Сбор и анализ информации

Не только человек, но и любое живое существо наблюдает и собирает информацию. Сознательно или подсознательно - не суть важно. Только в результате анализа воспринятых данных и «понимания» их сквозь призму накопленного опыта (знаний и умений) происходит анализ ситуации и принятие решения.

Человек разработал множество методов и инструментальных средств для сбора и анализа информации, но выделять этот процесс как стадию, например, подготовка данных или предварительное проектирование, бессмысленно. Человек сознательно воспринимает информацию и принимает решения, обдумывая текущие цели и задачи. Человек подсознательно выполняет гораздо больше действий и, в конечном итоге, именно подсознание подталкивает сознание к формированию правильного поведения и исполнению конкретного действия.

Сбор и анализ информации - это начало социальной или технической системы. Это сама по себе концепция начала работ. Всегда первичная информация собирается и изучается в контексте поставленной цели и решаемых задач. Всегда вторичная информация отражает все те же поставленные цели и задачи. Каждый новый этап - это концептуальное проектирование на новом витке развития знаний о достигнутом и достигаемом: о цели и решаемых задачах.

Статика и жесткое конструирование

Человек не всегда придает объективное значение своей деятельности. Дело вовсе не в том, что он к этому не стремится, просто часто он ставит перед собой одни цели, но достигает другие. Концептуальное проектирование существовало всегда, но «сознательно» человек к этому отнесся только с появлением компьютерной техники и программирования.

Между тем, ассоциации: «концепция = информационная система» не существует. Во всяком случае: об этом свидетельствует современное положение вещей.

Простой пример. Система электронного документооборота организации. Сколько лет создавались такие системы? Сколько таких систем разработано? Сколько научных конференций - состоялось, копий - сломано, бумаги - исписано? По сей день ни один из результатов «концептуального проектирования» систем документооборота не состоялся как концептуально исполненный.

Жесткие конструкции синтаксиса и семантики языков программирования. Четкое понимание, что формализовать динамику области применения и решаемой задачи человек не в силах: знаний и умений явно недостаточно. Результат: всякая модель формализации области применения и требуемой задачи обращается в статическую конструкцию.

Современный мир виртуальных технологий мало чем отличается от пирамиды Хеопса. Изменить что-либо в созданной информационной системе крайне сложно. Любое изменение чревато существенными затратами стороннего труда (разработчика, программиста, автора): сама информационная система ничего «для себя сделать не может».

Объективные законы физического мира

Естественное концептуальное проектирование, как пример создания идеальной системы, существовало всегда. Есть разница между тем, что человек делает, и что он понимает. Пирамида Хеопса не одинока в своем исполнении. Почти километр «изящных» железобетонных конструкций: небоскреб Бурдж-Халифа в Дубай (ОАЭ) - не единственное высотное сооружение. Аналогичных примеров можно привести множество: естественное концептуальное проектирование свойственно человеку, и человек это демонстрирует параллельно в различных регионах планеты в различных сферах социальной, производственной и духовной практики.

Любая роспись иконы в храме, выполненная на сферической поверхности, но воспринимаемая объемно и, естественно, с любого места в этом храме, создана многократно различными специалистами в различные времена.

Теория решения изобретательских задач (ТРИЗ), одно из заметных достижений прошлого века, была выполнена одним человеком, но привлекла внимание многочисленных специалистов, которые развили и использовали ее в реальной практике.

ТРИЗ - идеальный пример современного концептуального проектирования, начатый одним человеком и развитый множеством людей, но не достигший, объективно возможного, концептуального уровня развития.

ТРИЗ - заметное, но не монументальное достижение. Альтшуллер, Шапиро и тысячи их последователей внесли вклад в теорию, практику и изобретательское дело, но результат «ничтожен»: последователи и правообладатели, фантастические рассказы и статьи о сильном мышлении... в сравнении: Леонардо Да Винчи своими исследованиями полетов птиц и кардинально новой идеей: «не крыло должно махать, но аэроплан должен лететь» - прославился больше и украсил свои многочисленные концептуальные изобретения загадочной Джакондой.

Субъективные положения социального мира

ТРИЗ не строилась на фундаменте технического задания, а ее родоначальник Альтшуллер не руководствовался какими-либо методами выполнения работ. «Мастера» теории решения изобретательских задач и тысячи их учеников довольствовались малым:

1. все искусственные системы развиваются по определенным законам;
2. все системы развиваются, преодолевая противоречия;
3. для одинаковых противоречий, решения проблем могут сильно различаться.

С точки зрения общественного сознания, актуальности и полезности целевая установка ТРИЗ социально значима и имеет реальное практическое применение.

Автоматизировать процесс решения изобретательских задач, исключив из него «элементы случайности: внезапное и непредсказуемое озарение, слепой перебор и отбрасывание вариантов, зависимость от настроения и т. п» (цитата из "Википедии").

ТРИЗ существенно повлияла на общественное сознание и позволила многим тысячам специалистов решить реальные практические задачи. Было создано множество лабораторий изобретающих машин и спроектировано несколько десятков интеллектуальных систем.

Однако теория решения изобретательских задач по сей день ничем не отличается от курса средней или высшей школы, но гораздо слабее организована в методическом плане. Все три базовых постулата концепции ТРИЗ не имеют ровным счетом никакого значения. Ни об одной «изобретающей машине» общественное сознание до сих пор не имеет никакого представления, а идею искусственного интеллекта и возможность создания интеллектуальной системы уже давно не воспринимает всерьез.

Обозначить - не значит использовать: концептуально о базовых постулатах ТРИЗ

Постулат «1»: нет разницы между естественной и искусственной системой, потому. как и то, и другое развивается не по определенным, а по объективным законам. То, что человек не познал или не понимает объективности законов Природы, ровным счетом для этих законов ничего не значит.

Постулат «2»: все системы развиваются, но причем здесь противоречия. Есть задача, есть необходимость ее концептуального проектирования, и есть проблема образования (квалификации) специалистов, задействованных в ее решении.

Постулат «3»: даже на пустом месте, которое обнаружили два квалифицированных специалиста в поисках одного противоречия, они сформулируют два десятка кардинально различных варианта решения.

Так было, есть и будет, пока уровень знаний и умений будет основываться на субъективном мнении, а не на объективных законах Природы.

Цели и задачи проектирования - это всегда важно, но гораздо важнее их концепция. Во всякой области применения развивающаяся естественная система или создаваемая человеком искусственная система есть нечто, обозначаемое целью, и спектр составляющих этого нечто, обозначаемый задачами. Есть требования, которые формулирует потребитель (заказчик), автор идеи.

Концептуальное проектирование (КП) - это динамика развития цели и составляющих ее задач, как способ движения к пониманию сути вещей, явлений и процессов. Человек сначала понимает, что нужно сделать, затем что-то делает и, переосмысливая созданное, пересматривает цель и составляющие ее задачи.

Методы и средства проектирования

Интересная особенность поисковой выдачи по запросу: «методы и средства концептуального проектирования»: 97 % результатов связаны с информационными системами, программированием, базами данных и другими направлениями в области компьютерного дела и информационных технологий; остальные 3 % придутся на «более практичные» сферы социальных и производственных потребностей: авиационные двигатели, производственные процессы, социальные или природоохранные проекты и другое.

Странная особенность человеческого менталитета, когда он приобретает знания и приближается к пониманию объективных законов Природы: ставить свои достижения на первое место, пренебрегать достижениями других людей и считать только свой собственный опыт определяющим критерием познания окружающей среды и влияния на нее.

Концептуальное проектирование: примеры из области разработки программного обеспечения.

1) В настоящее время принято выделять следующие методологии разработки ПО:

• Структурный подход, в основу которого положен принцип алгоритмической де-композиции.
• Объектно-ориентированный подход, который использует объектную декомпозицию.

2) Основными этапами КП являются:

• Предварительное проектирование.
• Эскизное (рабочее или техно-рабочее) проектирование.
• Изготовление, испытания и доводка опытного образца системы.

3) Есть два подхода к КП:

• Первый подход включает формулирование, определение и интеграцию объектов высокого уровня, используемых для построения модели. Основное внимание при этом уделяется интеграции понятий (концепции), представляющих объекты.
• Второй подход - моделирование сущностей. Моделирование и интеграция представлений пользователей в терминах диаграмм сущностей.

Другие определения методов, инструментальных средств, трактовки целей и задач в современном общественном сознании отражены в аналогичном стиле.

Объективный подход к проектированию

Трудно согласиться с авторами разнообразных концептуальных теорий, методик и средств выполнения концептуального проектирования. Во-первых, компьютерное дело - не самое главное в социальной и производственной сфере, хотя имеет огромное значение. Во-вторых, идея формализации - это гарантия статики и жестких конструкций при решении абсолютно любой задачи. В-третьих, при всем надлежащем и уважительном отношении к знаниям и умением признанных авторитетов и специалистов приоритет имеют не их знания и умения, а объективные законы природы.

Наука и практика обязаны теории решения изобретательских задач. Это было на самом деле великое дело: систематизировать физические, химические, социальные и другие достижения, практические решения, изобретения, технологические процессы. Задача сформулировать системы физических эффектов или определить объективные закономерности - воистину актуальна, была всегда, и в современном мире ее актуальность стремительно растет.

Объективный подход в проектировании: ничего жесткого и формального, все процессы и понятия развиваются, непрерывно пересматриваются анализируются и совершенствуются. Говорить о концептуальном проектировании в формальном ключе нельзя. Фиксировать смысл в терминах реляционных или иерархических отношений между предметами или явлениями, значит фиксировать конечный результат.

Суть не в том, что такое цель, задача, средство или метод. В концептуальном контексте важен смысл, а не его формальное обозначение.

Человек и пчела

Менталитет венца Природы - человека по сей день не позволяет ему наделить иное живое существо интеллектом. Человек до сих пор не понимает, что его ровным счетом ничего не значит для объективных законов Природы.

Человек может считать, что действует сознательно и не понимать, что его мозг непрерывно делает что-то бессознательно, чтобы уже через три года ребенок после рождения начал, к примеру, выражать свои потребности словами, а к пяти годам строить пирамиды из кубиков, а к десяти годам мечтать о полетах на Луну или статусе известного композитора.

Концептуальное проектирование своего поведения пчела делает на автомате. Результат - есть польза пчелиной семье, окружающей среде и человеку. Пусть человек считает, что интеллектом пчела не обладает. Это ровным счетом ничего не значит.

Концептуальное проектирование своего поведения делает каждый человек лучше, чем пчела: у него гораздо больше функциональных и интеллектуальных возможностей. Не обязательно быть великим архитектором, конструктором истребителей пятого поколения. Достаточно быть простым преподавателем средней школы и без знания ТРИЗ, на одном дыхании создать концепцию подготовки детей к сложной и интересной жизни в обществе. На благо себе и людям.

Чтобы у пользователя были более четкие понятия о функционировании той или иной системы, проектировщик создает концептуальную модель того или иного приложения. В этих целях используется различная документация, графики, спецификация, диаграммы и так далее. Чтобы вы могли точно понять, что такое концептуальная модель, какие она преследует, в данной статье мы решили более подробно остановиться на этом понятии.

Значение термина

Концептуальная модель - это определенная схема. Она в целях формирования смысловой структуры некоего объекта использует различные понятия и связи между ними. Однако стоит учитывать тот момент, что концептуальная модель системы абстрактна. Но это не единственное значение термина. Кроме того, существует понятие "концептуальная модель Смысл данного термина состоит в том, что для описания какой-либо сферы используется перечень связанных между собой понятий. В этих целях используются классификация определений, их характеристики и свойства, а также законы происходящих в них процессов.

Основные задачи

Стоит отметить, что концептуальная модель создается в первую очередь для облегчения восприятия информации обычным пользователем. Другими словами, разрабатывается узконаправленное и подробное описание действия структуры. Чтобы добиться данного результата, необходимо в первую очередь сделать эту модель наиболее простой (с этой целью используют минимальное количество значений). А во-вторых, постараться максимально ориентировать ее на выполнение определенных задач (то есть максимально ограничить работу пользователя с нефигурирующими значениями в данной области).

Основные цели

Концептуальная модель преследует следующие цели:

Создать простую, последовательную и удобную в использовании и изучении структуру. С этой целью области задач разделяются на понятия, которые можно использовать для работы с разными объектами.

Сохранить устойчивость терминологии. Это достигается тем, что концептуальная модель данных, состоящая на начальном этапе из словаря терминов, используется для распознавания каждого действия и объекта, расписанного в программе.

Как доказано, неиспользование данной терминологии приводит к тому, что для определения одной схемы используются несколько понятий, или один и тот же термин применяется для описания различных схем.

Разработка концептуальной модели

Этот процесс заключается в создании первоначальной схемы. В дальнейшем разработчик сможет применять ее для реализации программного обеспечения. Чтобы дать описание сложной системе, используется некий алгоритм поведения компонентов данной системы, отражая, таким образом, их взаимодействие между собой. Бывают случаи, когда информации, содержащейся в описании, оказывается недостаточно, чтобы понять и изучить объект моделирования. Чтобы исправить данное упущение, следует возвратиться к этапу составления оглавления и добавить те данные, отсутствие которых было установлено при формализации объекта. Причем, как показывает практика, подобных возвратов может быть несколько. Кстати, создание рассматриваемых в статье схем для простых структур не оправдано.

В нашли применение разные концептуальные модели, имеющие различную структуризацию. Чаще всего их схемы ориентируются на математические теории. Это приводит к проблемам выбора подходящей системы описания необходимого объекта моделирования. Так, к примеру, для дискретных схем принято использовать процессно-ориентировочные структуры. Чтобы составить непрерывную конструкцию, используют потоковые диаграммы системной динамики. Концептуальная разрабатывается с использованием специального языка, который закреплен в самой конструкционной структуре. Дабы упростить построение и программирование той или иной схемы, используются специально разработанные приемы технологии программирования.

Важные компоненты

Следует знать, что концептуальная модель включает в себя ряд важных элементов. В первую очередь к ним относятся исследование объектов и изучение их действий. То есть пользователь должен изучить список всех видимых для него приложений и манипуляций, которые он может совершать над каждым объектом в отдельности. Естественно, что в разработке системы могут (и, скорее всего, будут) присутствовать и другие объекты, однако они будут скрыты от пользователя.

Заключение

В ряде случаев при создании объектов концептуальной модели используют принцип структурной организации многоуровневых систем. Таким образом, разработчик достигает более легкого проектирования понятного для пользователя объекта. Подобное построение способствует управлению реализацией системы, а также облегчает создание структур команд приложения. То есть разработчик может определить, какие действия применимы к различным объектам, какие из них могут быть обобщены. Это дает возможность сделать структуру команд наиболее доступной для восприятия пользователем. То есть вместо того, чтобы изучать огромное количество объектно-ориентировочных команд, необходимо всего лишь освоить обобщенные. Анализируя все вышесказанное, можно сказать, что концептуальная модель - это всего лишь схема, которая определяет свойства элементов планируемой структуры и ее причинно-следственные связи, необходимые для достижения поставленной цели конструирования.