Информационные системы менеджмента - Бажин И.И
..pdfГлава 2. Методы решения проблем |
91 |
2.4.5. ПРОЕКТИРОВАНИЕ НОВЫХ ФУНКЦИЙ
Цель
Создание радикально нового объекта управления, способного привести к новым моделям поведения и спроса.
Алгоритм метода 1.Выявить функции каждого конкретного элемента существующего
решения.
2.Охарактеризовать основную функцию, для которой указанные функции являются вспомогательными.
3.Охарактеризовать изменения основной функции, которые могут привести к улучшению данной проектной ситуации.
4.Объединить решения шагов 2 и 3 для получения новой основной функции.
5.Найти альтернативные решения разделения новой основной функ ции на вспомогательные и закрепить каждую из них за новыми конкрет ными элементами.
Приведенный алгоритм метода является обобщением, основанным на ре зультатах ретроспективного анализа ряда примеров из истории развития техни ки, и поэтому может быть рекомендован для использования при разработке но вых решений.
Пример
Превратить торговый зал небольшой лавки в современный супермаркет.
1.Выявить функции каждого конкретного элемента существующего реше ния.
Конкретные элементы и соответствующие вспомогательные функции приве дены в таблице.
Элементы |
Вспомогательная функция |
Прилавок |
Обеспечение временного хранения товаров и денег |
|
во в"ремя купли-продажи |
Полки |
Хранение товаров в доступном для персонала месте |
2.0характеризовать основную функцию, для которой указанные функции являются вспомогательными.
Одна из возможных формулировок в приводимом примере: "Способ ствовать обмену тобаров широкого потребления на деньги покупателей".
3.Охарактеризовать изменения основной функции, которые могут привес ти к улучшению данной проектной ситуации.
92 |
Часть 1. Новые принципы работы |
"Торговля без задержки по вине продавца и увеличение товарооборота на одного торгового служащего" - таков смысл превращения лавки в супермаркет.
4.Объединить решения шагов 2 и 3 для получения новой основной функ ции.
Врассматриваемом примере такое объединенное решение выглядит как "Способствовать быстрому обмену дешевых товаров широкого потребления на деньги покупателей".
5.Найти альтернативные решения разделения новой основной функции на вспомогательные и закрепить каждую из них за новыми конкретными элементами.
Врезультате исследования принято решение, представленное таблицей:
Новые вспомогательные функции |
Новые элементы |
Выбор и приобретение товаров непо |
Хорошо освещенные доступные |
средственно потребителем |
стеллажи |
Наблюдение персонала за входом и вы |
Объединенные пункты входа, |
ходом покупателей и оплатой товаров |
выхода и оплаты товара |
Реализация новых вспомогательных функций стала возможной благодаря введению фасованных товаров, не требующих дополнительной упаковки про давцом.
Алгоритм метода проектирования новых функций направлен только на формализацию поиска новых идей, поэтому он не уменьшает трудности прогно зирования практического осуществления идеи и социально-экономической реак ции на нее. Однако этот метод включает на существенно важном этапе 3 целе направленный поиск социально приемлемых задач, включенный в "новую ос новную функцию" на этапе 4. Таким образом, окончательная идея должна со держать в себе как элемент изобретения, так и элемент нововведения, и быть направленной на удовлетворение практических и социальных потребностей.
Описанный метод проектирования новых функций эффективно зарекомен довал себя в тех случаях, когда существующие объекты достигают пределов своего развития по сравнению со временем их создания по причинам изменения требований новой экономической, экологической или социальной ситуации. С наибольшим успехом данный метод может быть использован при сотрудничест ве инженеров и представителей деловых кругов.
2.5.КОНВЕРГЕНЦИЯ: ГОТОВЫЕ СТРАТЕГИИ И МЕТОДЫ ОЦЕНКИ
Основные характеристики конвергенции таковы:
1. Настойчивость, жесткость мышления и методики здесь являются достоинст вом; с лабильностью и неопределенностью надо бороться. Основная цель на
Глава 2. Методы решения проблем |
93 |
этом этапе - как можно быстрее уменьшить неопределенность. Поэтому боль шую помощь здесь оказывает все, что способствует исключению альтернатив, не заслуживающих рассмотрения. Самое главное правило, которое здесь необ ходимо принять - это установить порядок принятия решений, уменьшающих разнообразие.
2.Сложным моментом при конвергенции является то, что некоторые подзадачи могут неожиданно приобретать особую важность, так как они не могут быть раз решены без изменения ранее принятых решений, что приводит к цикличности. Избежать этих сложностей можно, если еще на стадии трансформации придать задаче форму, при которой подзадачи предвосхищались бы или исключались действиями на более общем уровне.
3.Модели, используемые для представления поля альтернатив, в ходе конвер генции должны становиться менее абстрактными и более детализированными. Здесь широко могут использоваться математические модели и алгоритмы, в ко торых отражается сумма знаний в области прикладных наук. Многие из таких моделей описаны в последующих главах.
Вэтом разделе описывается содержание ряда методов, характерных для стадии конвергенции, алгоритмы которых раскрываются на основе анализа раз личных конкретных ситуаций.
2.5.1. СИСТЕМОТЕХНИКА
Цель
Добиться внутренней совместимости между элементами системы и внешней со
вместимости между системой и окружающей средой.
Алгоритм метода
1.Определить входы и выходы системы.
2.Найти систему функций, при помощи которых входы можно преоб разовать в выходы.
3.Подобрать или разработать технические устройства для осуществ ления каждой из этих функций.
4.Проверить полученную систему на внутреннюю и внешнюю совмес тимость.
Пример
Разработать систему управления платной стоянкой автомобилей.
1. Определить входы и выходы системы.
Пример входов и выходов системы управления автостоянкой приведен на рис.2.9. Чтобы однозначно определить границы системы и ее назначение, дос-
94 |
Часть 1. Новые принципы работы |
таточно указать необходимые ей входы и выходы. Однако для этого требуется тщательно исследовать условия среды, в которой должна работать система, и
Автомобили с дороги |
1ь |
Автомобили на дорогу |
|
|
|
Автомобили со стоянки |
Система |
Автомобили на стоянку |
|
|
|
Сигналы времени |
управления |
Сборы |
автостоянкой |
||
Контрольные талоны |
w |
Контрольные талоны |
|
||
убывающих автомобилей |
|
прибывающих автомобилей^ |
|
W |
^ |
|
|
|
|
Рис.2.9 |
|
запросы заказчика (эти действия - исследование проектных ситуаций - относят ся к стадии дивергенции, описанной в разделе 2.2). Необходимо обозначить на схеме все существенные виды обмена материалами, энергией и информацией между системой и окружающей средой. Не менее важно определить зависимо сти между входами и выходами во времени, например, интенсивность потока прибывающих и убывающих машин в разное время суток, в разные дни недели и в особые периоды (праздники и т.п.).
2.Найти систему функций, при помощи которых входы можно преобразо вать в выходы.
Необходимо выбрать систему функций для преобразования входов, пока занных на рис.2.9, в заданные выходы. Поскольку такие преобразования можно сделать различными способами, выбор функций произволен. В данном случае были выбраны следующие функции:
а) регистрация времени прибытия; б) закрепление контрольного талона за прибывшим автомобилем;
в) снятие контрольного талона с убывающего автомобиля; г) расчет суммы и сбор платы.
Эти функции можно самыми различными способами делить на более мел кие или объединять в более крупные. Например, функции а) и б) можно заме нить функцией "идентификации каждого прибывающего автомобиля и регистра ция времени его прибытия". В этом случае на автомобиль не будет выдаваться контрольный талон, и придется надлежащим образом изменить остальные вхо ды, выходы и функции. Точно так же функцию г) можно разделить на две: "расчет суммы" и "сбор платы", что потребует соответствующих изменений на заключительных этапах этого процесса.
Затем каждую из выбранных функций изображают вместе с необходимыми для ее осуществления входами и образуемыми ею выходами (рис.2.10).
Входы и выходы, находящиеся внутри системы, соединяют между собой и отлаживают систему до достижения полной согласованности между ними
Глава 2. Методы решения проблем |
95 |
(рис.2.11), то есть выясняют, откуда исходит каждое входное и куда направлено каждое выходное воздействие.
ВХОДЫ |
|
ФУНКЦИИ |
ВЫХОДЫ |
|
Сигналы прибытия |
|
Регистрация |
Контрольные талоны |
|
|
|
|||
|
|
времени |
|
|
|
|
прибытия |
|
|
Автомобили с дороги |
|
Закрепление |
Автомобили на стоянку |
|
|
(с контрольными талонами) |
|||
|
|
контрольного |
||
Контрольные талоны |
|
талона за |
Сигналы прибытия |
|
|
прибывшим |
|||
|
|
автомобилем |
|
|
Автомобили со стоянки с |
^ |
Снятие |
Автомобили на дорогу |
|
контрольными талонами |
|
|||
Такса |
|
контрольного |
Контрольные талоны |
|
ь |
талона |
|||
|
||||
Доплата |
|
с убывающего |
Плата |
|
|
автомобиля |
|||
|
|
|
||
Контрольные талоны |
|
|
Такса |
|
|
Расчет |
|
||
Сигналы времени |
^ |
Доплата |
||
и кассирование |
||||
|
||||
Плата |
|
платы |
Выручка |
|
|
|
|||
|
|
Рис.2.10 |
|
Внутренняя согласованность обычно достигается путем длительного поиска методом проб и ошибок. При этом выявляются промахи, допущенные на преды дущих стадиях; например, проектировщик мог забыть о том, что для регистра ции времени прибытия и расчета суммы сборов за стоянку необходимо иметь внешний источник сигналов времени.
Трудно найти необходимый уровень детализации функций и обеспечить со хранение всех функций и связей между ними на выбранном уровне, а не выше или ниже его. Функции могут считаться достаточно детализированными, если на следующем этапе проектирования можно подобрать физически независимое устройство для выполнения каждой функции. Ограниченное число случаев рас щепления или слияния функций на следующем шаге алгоритма (шаге 3) допус тимо, но если большинство функций оказываются слишком детализированными, то функциональное описание как средство декомпозиции задачи проектирования теряет всякий смысл. Хотя в литературе описываются математические методы
96 |
Часть 1. Новые принципы работы |
обеспечения совместимости подсистем, однако системотехника успешно может быть применена, в основном, для разработки поточных систем, в которых блоки
|
|
|
сигналы времени |
|
|
|
|
|
|
|
/ |
|
Сигналы |
|
.ч |
|
|
|
/ |
Регистрация |
прибытия |
Закрепление |
\ |
\^ |
|
|
|
|
|
контрольного |
|
|
|||
|
|
времени |
Талоны |
|
Автомобили |
|||
|
|
|
прибытия |
талона за |
|
|
на стоянку с |
|
|
|
|
|
прибывшим |
|
|
||
с дороги |
|
|
|
|
автомобилем |
|
|
талонами |
на дорогу |
|
|
|
Талоны |
Снятие |
|
|
Автомобили |
|
|
|
контрольного |
|
|
|||
|
|
|
Расчет и |
Такса |
талона |
|
|
со стоянки с |
|
|
|
с |
|
|
талонами |
||
|
|
|
кассирование |
|
убывающего |
|
|
|
|
|
|
платы |
|
|
|
|
|
|
|
|
Плата |
автомобиля |
/ /J |
|
||
|
|
|
|
|
||||
Виру из |
|
^ |
|
Доплата |
|
|
||
|
\\ |
|
|
|
||||
|
V |
|
^ |
|
||||
|
|
|
1 к |
|
|
|
|
|
Сигналы времени
Рис.2.11
физически разделены и выполняют каждый свою функцию. Что касается так на зываемых "плотносвязанных" объектов (например, конструкций двигателей, в которых некоторые элементы выполняют несколько функций), то в таких ситуа циях системотехника малоэффективна.
3.Подобрать или разработать технические устройства для осуществления каждой из этих функций.
Разбирать этот этап здесь нецелесообразно, так как его осуществление не связано с использованием методов системотехники. Если какая-то функция са ма представляет собой поточную систему, можно повторить шаги 1 и 2 алгорит ма. В противном случае проектировщик использует другие методы, более под ходящие для разработки плотносвязанных объектов, вплоть до выполнения чертежей в масштабе.
Заметим, что именно на этом этапе выявляется крупнейшее достоинство системотехники: уверенность, с которой можно предоставить субподряды на разработку или поставку физических блоков системы. Эта уверенность основана на том, что входы и выходы каждого блока точно определены, Жесткий контроль над формулировкой требований к входным и выходным характеристикам позво ляет заранее выявить и устранить целый ряд неувязок, с которыми обычно при ходится сталкиваться при координации проектных работ по субподрядам.
Глава 2. Методы решения проблем |
97 |
4.Проверить полученную систему на внутреннюю и внешнюю совмести мость.
Эта проверка на ранней стадии проектирования может осуществляться пу тем проведения математических или экономических исследований методами теории сетей или теории полезности. На более поздних стадиях могут быть про ведены либо физические испытания, либо исследования на основе имитацион ных моделей с использованием компьютера.
Применительно к описанному примеру целесообразно рассчитать или про верить на модели время обработки одного автомобиля, предполагаемое время ожидания в очереди, вероятности аварий и задержек, пригодность системы для предполагаемых типов автомобилей, размеры первоначальных капиталовложе ний и расходов на эксплуатацию стоянки, суммы оборотов, вероятность созда ния помех другим объектам окружающей среды -или возникновения помех с их стороны, влияния темноты, дождя, снега, яркого солнца и т.д. Соответствующие математические модели, позволяющие решать такого рода задачи, описаны в последующих главах.
2.5.2. КУМУЛЯТИВНАЯ СТРАТЕГИЯ ПЕЙДЖА
Цель
Сконцентрировать усилия управленцев на анализ и оценку (оба эти процесса носят кумулятивный и конвергентный характер) и уменьшить затраты некумуля тивных усилий на синтез решений, которые могут оказаться непригодными, то есть исключить необходимость разрабатывать плохие проекты, чтобы таким об разом научиться создавать хорошие.
Алгоритм метода
Кумулятивные этапы 1.Определить существенные цели, то есть такие цели, достижение ко
торых необходимо, чтобы проект удовлетворял заказчика, потребителей и всех, кого он коснется.
2.Определить внешние факторы, которые могли бы помешать дости жению хотя бы одной изсущественных целей.
З.Установить критерии, позволяющие однозначно судить о приемле мости принимаемых решений.
4.Разработать методику испытаний по каждому из критериев. Эта ме тодика должна быть такой, чтобы:
а) точность результатов была не большей, чем необходимо, чтобы отличить приемлемое решение от неприемлемого;
б) вначале проводились испытания, затрагивающие большое число альтер нативных решений, а потом те, которые затрагивают лишь несколько решений.
Некумулятивные этапы 5.Собрать обширное множество альтернативных частных решений
для каждого существенного критерия и подготовить грубые модели для
98 |
Часть 1. Новые принципы работы |
экспериментальных решений.
б.Провести всю последовательность испытаний на этих моделях, от браковывая после каждого испытания не выдержавшие его модели, пока не обнаружатся явные признаки сходимости к одному комплексу частных решений.
7.Разрешить внутренние противоречия проектного решения:
а) путем разработки новых видов испытаний при одновременном воздейст вии нескольких факторов (при необходимости пересматривая ранее принятые решения);
или б) путем поиска путей к объединению нескольких частичных решений для
устранения противоречий.
8.Остановиться на одном предварительном (эскизном) решении, удовлетворяющем всем существенным критериям, и только после этого переходить к детализации и уточнению решения.
Пример
Разработать проект здания для учебного заведения с естественным освещени ем, предусмотрев возможность внесения крупных изменений в методы обучения
ив учебное оборудование в течение срока службы здания.
Вэтом примере описаны шаги алгоритма, относящиеся к кумулятивным этапам; из некумулятивных кратко рассматривается только шаг 7. Кроме того, учитываются лишь некоторые из существенных критериев, которым должно удовлетворять здание.
Кумулятивные этапы 1. Определить существенные цели, то есть такие цели, достижение кото
рых необходимо, чтобы проект удовлетворял заказчика, потребителей и всех, кого он коснется.
Основные задачи по обеспечению естественного дневного освещения могут быть, например, такими:
а) обеспечение достаточной освещенности важных зон, например, доски и парт в каждом классе, в типичный пасмурный день, при низком уровне естест венного освещения;
б) гашение бликов от неба, ярко освещенных предметов, прямого солнечно го света в ясные дни;
в) предотвращение перегрева помещений летом.
Среди существенных задач, позволяющих в будущем перейти на другие ме тоды обучения, можно было бы указать на следующую:
г) возможность изменить размещение внутренних перегородок после 10 лет эксплуатации.
2. Определить внешние факторы, которые могли бы помешать достиже нию хотя бы одной из существенных целей.
Для случая цели 1а такими внешними факторами являются сезонные и су точные колебания яркости неба. Здесь термин "типичный пасмурный день" не-
Глава 2. Методы решения проблем |
99 |
обходимо заменить эквивалентом, допускающим точное определение: пасмур ное небо по стандарту Международной комиссии по освещению, дающее осве щенность горизонтальной поверхности (около 5400 лк). Чтобы определить наи худшие условия, необходимо выполнить измерения преобладающих условий среды, в которой должно функционировать проектируемое изделие - без таких измерений вряд ли целесообразно приступать к проектированию. Если говорить о таких существенных целях, как цель 1г, то, видимо, наихудшим из условий, ко торые могут встретиться в будущем, явится потребность иметь залы большой площади с открытым обзором, что позволит внедрить методы обучения с при менением телевизионной техники. В этом случае также нужно изучить соответ ствующие тенденции и заранее оценить, какие максимальные безопорные про леты могут потребоваться в течение расчетного срока эксплуатации здания. Еще одно экстремальное условие заключается в том, что, возможно, потребует ся в довольно широких пределах менять расположение внутренних перегородок; эти пределы тоже нужно определить объективными способами.
3. Установить критерии, позволяющие однозначно судить о приемлемости проектных решений.
Критерий для уровня освещенности днем можно установить после тщатель ного исследования условий, обеспечивающих выполнение таких операций, как, например, чтение с задней парты записей на доске. В результате таких иссле дований можно установить минимально приемлемый уровень освещенности на вертикальных и горизонтальных поверхностях. Этот минимум должен быть вы ражен в виде интервала, а не как точное число, что обеспечить проектировщику некоторый оперативный простор.
Критерий свободной планировки можно выразить через затраты времени и средств на изменение внутренней планировки или через предельные значения длины пролета, которые допускали бы изменение методов обучения.
4.Разработать методику испытаний по каждому из критериев. Эта методи ка должна быть такой, чтобы:
а) точность результатов была не большей, чем необходимо, чтобы отличить приемлемое решение от неприемлемого;
б) вначале проводились испытания, затрагивающие большое число альтернативных решений, а потом те, которые затрагивают лишь не сколько решений.
Чтобы провести испытания по критериям 1а—16, потребуется "искусственное небо" и соответствующая контрольно-измерительная аппаратура. Точность из мерений при каждом измерении ограничена указанным выше критерием: ее должно быть как раз достаточно, чтобы отличить приемлемое решение от не приемлемого.
Требование проводить вначале испытания по большому числу альтерна тивных решений, а потом по тем, которые затрагивают лишь несколько решений, будет удовлетворено, если вести испытания по пунктам 1а и 1г вначале, а по пунктам 16 и 1в потом.
При проверке решений, касающихся возможности внутренней перестройки, приходится исходить из финансовых соображений. Нужно проанализировать, ка-
100 |
Часть 1. Новые принципы работы |
кое сокращение сроков и снижение затрат на обучение могут дать различные методы обучения, на основе этого анализа составить прогноз на десятилетний период и таким образом провести оценку затрат на материалы и оплату труда при перепланировке здания.
Некумулятивные этапы (шаги 5, 6 и 8 не рассматриваются)
7.Разрешить внутренние противоречия проектного решения:
а) путем разработки новых видов испытаний при одновременном воз действии нескольких факторов (при необходимости пересматривая ранее принятые решения).
Интересным является выбор конструкций окон, поскольку в этой области встречается больше конфликтов, чем при проектировании других элементов здания. Окна должны обеспечивать освещение, регулировать проникновение прямого солнечного света, создавать укромную обстановку в определенных зонах помещения, приглушать блики и слепящий свет, обеспечивать обзор в наиболее благоприятную сторону, препятствовать проникновению шума как в помещение, так и из помещения, служить для регулирования температуры и для вентиляции. Стремясь к максимальному удовлетворению одного из требо ваний, можно прийти к решениям, совершенно неудовлетворительным с точки зрения других требований.
б) путем поиска путей к объединению нескольких частичных решений
для устранения противоречий.
Именно так, разумеется, обычно и поступает изобретательный проектиров щик, столкнувшись с непримиримыми противоречиями. Формальные методы выполнения таких операций описаны в главах 3, 4.
В случае проектирования окон противоречия можно преодолеть путем обес печения искусственного освещения и вентиляции, защиты же от нескромных взглядов можно добиться применением жалюзи, а не изменением конструкции окна. Искусственная вентиляция и - летом - искусственное охлаждение позво ляют не открывать окон и тем самым устраняют проблему борьбы с шумом.
Стратегия Пейджа преследует цель сокращения поиска методом проб и ошибок при проектировании сложных искусственных объектов. Этот метод соз дает условия для осознанного принятия решений и может служить базой для со трудничества проектировщиков разных специальностей уже на ранних этапах работы над крупными проектами.
2.5.3. РАНЖИРОВАНИЕ И ВЗВЕШИВАНИЕ
Цель
Сравнить ряд альтернативных проектных решений, используя общую шкалу из
мерений.
Алгоритм метода
1.Определить задачи, которым должны отвечать альтернативные проектные решения.