№1

1) Проектирование сложных объектов: понятие сложности.

Сложные объекты – системы, которые трудно описать, потому что практичес­ки невозможно перечислить все их компоненты и взаимосвязи. В то же время они недо­статочно велики, чтобы применить к ним общие упроща­ющие предположения (как это принято в физи­ке).

Мир - сложная взаимосвязанная совокупность естественных и искусственных систем, содержащая:

• достаточно сложные системы (например, планеты в составе Солнечной системы)

• системы средней сложности (например, космический корабль)

• сверхсложные системы (например, системы молекулярных взаимодействий в живых организмах).

Искусственные системы обычно рассматриваются как системы сред­ней сложности. Специалисты, традиционно занимавшиеся созданием систем, стремясь создавать эффективные системы, стали осознавать необходимость большей упорядоченности и формализации процесса создания системы, разбивая его на следующие фазы:

• анализ - определение того, что система будет делать;

• проектирование - определение подсистем и их взаимодействия;

• реализация - разработка выделенных подсистем, объединение подсистем в единое целое;

• тестирование - проверка работы системы;

• установка - введение системы в действие;

функционирование - использование и модификация системы.

2) Использование моделей в аспектах сценария (IDEF3) и потока данных (DFD) для сбора данных и пояснений при создании моделей в аспекте структуры ( IDEF0).

IDEF0 – методология функционального моделирования, позволяющая описать процесс в виде иерархической системы взаимосвязанных функций.

DFD – диаграммы потоков данных – методология структурного анализа, описывающая внешние по отношению к системе источники и адресаты данных, логические функции, потоки данных и хранилища данных, к которым осуществляется доступ.

IDEF3 – методология описания процессов, рассматривающая последовательность выполнения и причинно-следственные связи между ситуациями и событиями для структурного представления знаний о системе.

Использование моделей в аспектах сценария (IDEF3) и потока данных (DFD) для сбора данных и пояснений при создании моделей в аспекте структуры (IDEF0), позволяет описывать процесс с разных сторон

Точная функциональная модель (IDEF0), состоящая из SADT-диаграмм, иногда нуждаются в до­полнительной информации, важной для понимания системы. Поэтому диаграммы могут быть дополнены информацией в виде текстов, рисунков и глосса­риев, примечаний, информацией о свойствах работ и объектов, правилами действий (описаниями в других нотациях), а также описаниями в других аспектах – процедурном аспекте, аспекте потока данных (IDEF3, DFD).

№2

Проблемы создания сложных объектов, роль стандартов.

При создании сложных объектов крайне сложно описать все элементы и связи, поэтому некоторыми из них пренебрегают для упрощения, и это создаёт погрешность в отражение объекта. Так же имеются и другие проблемы: неверно поставленные \ неверно понятые задачи; недостаточность информации; неверное представление системы разработчиком. На создание эффективных систем направлены стандарты. Так, фазы создания систем детализируют системы государственных и международных стандартов. Например, ГОСТ 34.601-90 устанавливает стадии и этапы создания автоматизированных систем. Стандарты – проверенные опытом работы многих организаций документированные рекомендации, направленные на уменьшение количества ошибок, а также на обеспечение понимания специалистами процесса и результата проектирования (документации). Для снижения влияния отмеченных возможных (отсутствие единого подхода; привлечения пользователя; недостаток проверок и их качества; неявные задачи) причин появились стандарты серии ISO 9000, упорядочивающие управление качеством результата и процесса проектирования. Исследования показали, что: большой процент ошибок в системе возникает в фазе анализа и проекти­рования, гораздо меньше их допускается при реализации и тестировании; цена (временная и денежная) обнаружения и исправления ошибок тем выше, чем позднее они обнаружены (на более поздних стадиях проекта). Используемые различные методы и подходы к созданию систем приводили к возникновению многих проблем вследствие отсутствия: единого подхода; привлечения пользователя к процессу разработки; нерегулярного проведения проверки на согласованность результатов выполнения этапов; качественной и количественной оценки процесса. Утверждалось, что, даже при использовании методологий структурного программирования и проектирования сверху вниз, создатели систем решают: не поставленные или плохо поставленные задачи; хорошо поставленные, но неправильно Кроме того, ошибки, допускаемые в процессе создания систем, стали менее доступны для их выявления. В то же время наиболее катастрофические ошибки допускались на ранних фазах создания системы. Часто эти ошибки были следствием неполноты функциональных спецификаций или несоответствия между спецификациями и результатами проектирования. На создание эффективных систем направлены стандарты. Стандарты – проверенные опытом работы многих организаций документированные рекомендации, направленные на уменьшение количества ошибок, а также на обеспечение понимания специалистами процесса и результата проектирования (документации). Так, фазы создания систем детализируют системы государственных и международных стандартов. Например, ГОСТ 34.601-90 устанавливает стадии и этапы создания автоматизированных систем: 1. Формирование требований к АС 2. Разработка концепции АС. 3. Техническое задание. 4. Эскизный проект. 5. Технический проект. 6. Рабочая документация. 7. Ввод в действие. 8. Сопровождение АС Процесс выполнения стадий и этапов и его документирование управляется системой стандартов, например, едиными системами конструкторской, технологической, программной и др. документации (ЕСКД, ЕСТД, ЕСПД и др.) 2) Цели стандартизации и государственные органы стандартизации в Российской федерации. Стандартизация - это деятельность по установлению норм, правили характеристик (далее - требования) в целях обеспечения: безопасности продукции, работ и услуг для окружающей среды, жизни, здоровья и имущества; технической и информационной совместимости, а также взаимозаменяемости продукции; качества продукции, работ и услуг в соответствии с уровнем развития науки, техники и технологии; единства измерений; экономии всех видов ресурсов; безопасности хозяйственных объектов с учетом риска возникновения природных и техногенных катастроф и других чрезвычайных ситуаций; обороноспособности и мобилизационной готовности страны. (с) Цели: - обеспечение взаимопонимания между разработчиками, изготовителями, продавцами и потребителями (заказчиками); - установление оптимальных требований к номенклатуре и качеству продукции в интересах потребителя и государства, в том числе, обеспечивающих ее безопасность для окружающей среды, жизни, здоровья и имущества; - установление требований по совместимости (конструктивной, электрической, электромагнитной, информационной, программной и др.), а также взаимозаменяемости продукции; - согласование и увязка показателей и характеристик продукции, ее элементов, комплектующих изделий, сырья и материалов; - унификация на основе установления и применения параметрических и типоразмерных рядов, базовых конструкций, конструктивно-унифицированных блочно-модульных составных частей изделий; - установление метрологических норм, правил, положений и требований; - нормативно-техническое обеспечение контроля (испытаний, анализа, измерений), сертификации и оценки качества продукции; - установление требований к технологическим процессам, в том числе для снижения материалоемкости, энергоемкости и трудоемкости, для обеспечения применения малоотходных технологий;  - создание и ведение систем классификации и кодирования технико-экономической информации; - нормативное обеспечение межгосударственных и государственных социально-экономических и научно-технических программ (проектов) и инфраструктурных комплексов (транспорт, связь, оборона, охрана окружающей среды, контроль среды обитания, безопасность населения и т.д.); - создание системы каталогизации для обеспечения потребителей информацией о номенклатуре и основных показателях продукции; - содействие выполнению законодательства Российской Федерации методами и средствами стандартизации. Государственное управление стандартизацией в Российской Федерации осуществляет Госстандарт России. Работы по стандартизации в области строительства организует Госстрой России. Для организации и координации работ по стандартизации в отраслях экономики и иных сферах деятельности государственные органы управления в пределах их компетенции создают, при необходимости, подразделения (службы) стандартизации и (или) назначают головные организации по стандартизации. Для организации и осуществления работ по стандартизации определенных видов продукции и технологии или видов деятельности, а также проведения по указанным объектам работ по международной (региональной) стандартизации создают технические комитеты (ТК) по стандартизации. Стандартизация — это деятельность по установлению правил и характеристик в целях их добровольного многократного использования, направленная на достижение упорядоченности в сферах производства и обращения продукции и повышение конкурентоспособности продукции, работ или услуг. Целями стандартизации являются: обеспечение конкурентоспособности и качества продукции (работ, услуг), единства измерений, рационального использования ресурсов, взаимозаменяемости технических средств (машин и оборудования, их составных частей, комплектующих изделий и материалов), технической и информационной совместимости, сопоставимости результатов исследований (испытаний) и измерений, технических и экономико-статистических данных, проведения анализа характеристик продукции (работ, услуг), исполнения государственных заказов, добровольного подтверждения соответствия продукции (работ, услуг); содействие соблюдению требований технических регламентов; В России компетентными органами в области стандартизации являются ГОССТАНДАРТ России и ГосСтрой. Основополагающим нормативным документом по стандартизации ГОССТАНДАРТа России установлена «Государственная система стандартизации» (ГСС). Комплекс стандартов ГСС РФ (ГОСТ Р1.0, ГОСТ Р1.1, ГОСТ Р1.2 и др.) представляет собой систему взаимоувязанных правил и положений, определяющих цели и задачи стандартизации, организацию и методику проведения работ по стандартизации во всех производственных отраслях России.

№3

1) Каскадный метод проектирования: основные характеристики. «Каскадный» или «водопадный» эффективен когда в начале разработки можно точно и полно сформулировать концепцию и требования к создаваемой продукции, которые не претерпевают изменений при создании продукции, выполнении фазы, стадии, этапа или процесса проектирования. Для него характерен переход от предыдущих фаз, стадий, этапов к последующим работам только после полного завершения предыдущих работ с выпуском комплекта документов достаточного для продолжения работ.

Другим положительным моментом каскадной модели является возможность планирования сроков завершения работ и затрат на их выполнение. Однако у каскадной модели есть один существенный недостаток - очень сложно уложить реальный процесс создания в такую жесткую схему и поэтому постоянно возникает необходимость возврата к предыдущим этапам с целью уточнения и пересмотра ранее принятых решений. Результатом такого конфликта стало появление модели с промежуточным контролем (рис. 2), которую представляют или как самостоятельную модель, или как вариант каскадной модели. Эта модель характеризуется межэтапными корректировками, удлиняющими период разработки изделия, но повышающими надежность. Однако и каскадная модель, и модель с промежуточным контролем обладают серьезным недостатком - запаздыванием с получением результатов. Данное обстоятельство объясняется тем, что согласование результатов возможно только после завершения каждого этапа работ. На время же проведения каждого этапа требования жестко задаются в виде технического задания. Так что существует опасность, что из-за неточного изложения требований или их изменения за длительное время создания программного обеспечения конечный продукт окажется невостребованным. Проектирование и разработка в ЕСКД: аванпроект; эскизный проект; технический проект (основные понятия)

Стадии разработки:

1.Техническое предложение (аванпроект):

• Подбор материалов.

• Разработка технического предложения с присвоением документам литеры "П".

• Рассмотрение и утверждение технического предложения

2. Эскизный проект:

• Разработка эскизного проекта с присвоением документам литеры "Э".

• Изготовление и испытание макетов (при необходимости).

• Рассмотрение и утверждение эскизного проекта.

3.Технический проект:

• Разработка технического проекта с присвоением документам литеры "Т".

• Изготовление и испытание макетов (при необходимости).

• Рассмотрение и утверждение технического проекта.

Техническое предложение — совокупность конструкторских документов, которые должны содержать технические и технико-экономические обоснования целесообразности разработки документации изделия на основании анализа технического задания заказчика и различных вариантов возможных решений изделий, сравнительной оценки решений с учетом конструктивных и эксплуатационных особенностей разрабатываемого и существующих изделий и патентные исследования.

Техническое предложение после согласования и утверждения в установленном порядке является основанием для разработки эскизного (технического) проекта. Объем работ — по ГОСТ 2.118—73.

Эскизный проект — совокупность конструкторских документов, которые должны содержать принципиальные конструктивные решения, дающие общее представление об устройстве и принципе работы изделия, а также данные, определяющие назначение, основные параметры и габаритные размеры разрабатываемого изделия.

Эскизный проект после согласования и утверждения в установленном порядке служит основанием для разработки технического проекта или рабочей конструкторской документация. Объем работ — по ГОСТ 2.119—73.

Технический проект — совокупность конструкторских документов, которые должны содержать окончательные технические решения, дающие полное представление об устройстве разрабатываемого изделия, и исходные данные для разработки рабочей документация.

Технический проект после согласования и утверждения в установлен ном порядке служит основанием для разработки рабочей конструкторской документации. Объем работ — по ГОСТ 2.120—73

№4

Роль этапности и верификация в каскадном методе проектирования. Этапы в каскадном методе позволяют разделить задачи на различные классы, так же разделить ошибки, т.е. при обнаружение ошибке в более поздних этапах её устраняют именно там. Но минус в том, что при обнаружение ошибки в более ранних этапах следующие тоже приходится исправлять. Так же этап не завершается пока не будет полной документации и сведений для начала нового. Верификация (проверка) позволяет согласовать требования к каждому этапу с точки зрения самого этапа, и последующих этапов. Т.е. пока не будет выполнена полная проверка на этапе №1, этап №2 не может быть начат. Такой контроль уменьшает вероятность ошибок в последующих этапах, а следовательно и затраты на их исправления. Так же возможна проверка от последующих этапов к предыдущим, т.е. если обнаружено несоответствие на этапе тестирования, то сведения об этом будут отправлены так же и на этап разработки, анализа и т.п. Уменьшение времени и достижение требуемого качества результата каждым на каждом этапе создания достигается посредством автоматизации процессов преобразования требований в предварительный результат, его верификации и улучшения до результата, соответствующего требованиям. Для этих целей применяют соответственно системы автоматизированного проектирования (CAD) и системы автоматизированного анализа (CAE).

Система разработки и постановки продукции на производство (СРПП): жизненный цикл изделий и комплексы стандартов.

Жизненный цикл изделия (продукции) — это совокупность процессов, выполняемых от момента выявления потребностей общества в определенной продукции до момента удовлетворения этих потребностей и утилизации продукта

К основным стадиям ЖЦ относятся: маркетинг; проектиро­вание и разработка продукции; планирование и разработка процессов; закупки материалов и комплектующих; производ­ство или предоставление услуг; упаковка и хранение; реализа­ция; монтаж и ввод в эксплуатацию; техническая помощь и сервисное обслуживание; послепродажная деятельность или эксплуатация; утилизация и переработка в конце полезного срока службы.

Стандарт - нормативный документ по стандартизации, разработанный, как правило, на основе согласия, характеризующегося отсутствием возражений по существенным вопросам у большинства заинтересованных сторон, принятый (утвержденный) признанным органом (предприятием). Стандарты основываются на обобщенных результатах науки, техники и практического опыта.

• Государственный стандарт Российской Федерации (ГОСТ Р) - стандарт, принятый Государственным комитетом Российской Федерации по стандартизации, метрологии и сертификации (Госстандарт России) или Государственным комитетом Российской Федерации по жилищной и строительной политике (Госстрой России).

• Стандарт отрасли - стандарт, принятый государственным органом управления в пределах его компетенции.

• Стандарт предприятия - стандарт, утвержденный предприятием.

• Стандарт научно-технического, инженерного общества - стандарт, принятый научно-техническим, инженерным обществом или другим общественным объединением.

• Международный стандарт - стандарт, принятый международной организацией по стандартизации.

• Региональный стандарт - стандарт, принятый региональной организацией по стандартизации.

• Межгосударственный стандарт (ГОСТ) - стандарт, принятый Межгосударственным Советом по стандартизации, метрологии и сертификации или Межгосударственной научно-технической комиссией по стандартизации, техническому нормированию и сертификации в строительстве. Межгосударственные стандарты являются стандартами регионального типа.

• Национальный стандарт - стандарт, принятый национальным органом по стандартизации.

• Комплекс стандартов - совокупность взаимосвязанных стандартов, объединенных общей целевой направленностью и устанавливающих согласованные требования к взаимосвязанным объектам стандартизации.

• Регламент - документ, содержащий обязательные правовые нормы и принятый органами власти.

• Регламент - документ, содержащий обязательные правовые нормы и принятый органами власти.

• Технический регламент - регламент, который устанавливает характеристики продукции (услуги) или связанные с ней процессы и методы производства. Он может также включать требования к терминологии, символам, упаковыванию, маркированию и этикетированию, либо быть целиком посвящен этим вопросам. Соблюдение технического регламента обязательно.

• Безопасность - отсутствие недопустимого риска, связанного с возможностью нанесения ущерба.

• Совместимость - пригодность продукции, процессов и услуг к совместному, не вызывающему нежелательных взаимодействий, использованию при заданных условиях для выполнения установленных требований.

• Взаимозаменяемость - пригодность одного изделия, процесса, услуги для использования вместо другого изделия, процесса, услуги в целях выполнения одних и тех же требований.

• Унификация - выбор оптимального числа разновидностей продукции, процессов и услуг, значений их параметров и размеров.

• Применение стандарта - использование стандарта его пользователями с выполнением требований, установленных в стандарте, в соответствии с областью его распространения и сферой действия.

• Применение международного стандарта, регионального или национального стандарта другой страны - использование международного, регионального или национального стандарта другой страны путем включения его полного содержания в отечественный нормативный документ по стандартизации.

№5

1. Спиральный метод проектирования: сходство с каскадным методом и отличия.

Спиральный метод (рис. 3) нашел применение при создании продукции, требования к которой формулируются, уточняются или изменяются в процессе ее создания. Его принципиальное отличие от «каскадного» заключается в том, что он содержит стадию определения и уточнения требований к продукции, использующуюся, наряду с остальными, в итерационном цикле создания продукции. Каждый виток спирали начинается с установления требований к продукции и заканчивается созданием ее новой версии.

Выполнение упорядоченной временной последовательности фаз, стадий, этапов и процессов требует значительных затрат времени на создание продукции. Это обусловлено наличием итераций как во всей схеме (см. рис. 2), так и в каждом ее элементе: фазе, стадии, этапе, процессе. Уменьшение времени и достижение требуемого качества результата каждым элементом последовательной схемы достигается посредством автоматизации процессов преобразования требований в предварительный результат, его верификации и улучшения до результата, соответствующего требованиям. Для этих целей применяют соответственно системы автоматизированного проектирования (CAD) и системы автоматизированного анализа (CAE).

Его принципиальное отличие от «каскадного» заключается в том, что он содержит стадию определения и уточнения требований к продукции, использующуюся, наряду с остальными, в итерационном цикле создания продукции. Каждый виток спирали начинается с установления требований к продукции и заканчивается созданием ее новой версии.

2. Функциональное моделирование: корректность модели.

Созданные автором модели последовательно улуч­шаются до тех пор, пока они не будут точными вследствие их итератив­ного рецензирования, в процессе которого автор, и читатель (эксперт) многократно совещаются (устно и пись­менно) относительно достоверности создаваемой модели. Итеративное рецензирование называется циклом автор/читатель.

После нескольких циклов автор/читатель читательская аудитория обычно начинает прихо­дить к общему пониманию того, как работает или должна работать данная система. Взаимодействие, согласие и общее понимание системы достигается в результате высказывания каждого из группы специалистов и обмена их своими идеями. Степень приня­тия диаграммы и уровень достиже­ния консенсуса для нее определяется на начальном этапе проектирования значением терминов: «рабочая», «эскиз», «рекомендовано», «публикация».

Когда автор сочтет, что набор диаграмм, пред­ставляющий собой хорошо проработанную часть модели, достиг уровня «рекомендовано», он посылает их на окончательное утверждение в Комитет технического контроля.

№6

1. Параллельное проектирование как метод повышения конкурентоспособности.

Для значительного сокращения цикла проектирования, повышения качества продукции и процессов конкурентоспособные предприятия, обладающие большим потенциалом, используют метод параллельного проектирования (concurrent engineering), ориентированный на усовершенствование организации жизненного цикла продукции. Он позволяет улучшить прибыльность предприятий в результате одновременного согласованного рассмотрения вопросов всех фаз жизненного цикла продукции [10],[13]. Наибольшую отдачу дает ориентация метода на усовершенствование организации начальных фаз жизненного цикла продукции. По оценкам специалистов, затраты на концептуальное проектирование составляют до 3% от общих затрат в течение жизненного цикла, а правильность принятых на этой стадии решений во многом определяет эффективность проекта в целом, так как на этой стадии закладывается до 75% стоимости изделия.

В основе метода параллельного проектирования лежит идея совмещенного проектирования изделия, а также процессов его изготовления и сопровождения, координируемого с помощью специально создаваемой для этой цели единой информационной среды. Подобная технология позволяет использовать проектные данные, начиная с самых ранних стадий проектирования, одновременно различными группами специалистов. Параллельное проектирование предполагает замену последовательного подхода комплексом перекрывающихся во времени фаз, направленных на систематическое улучшение разрабатываемого решения вплоть до достижения необходимого результата. Последовательное проектирование заменяется «спиральным», в котором нет жесткого требования завершить текущую фазу работы перед началом следующей.

Ускоряет действия и создает условия для более тесной кооперации производителей.

Улучшает прибыльность предприятий в результате одновременного согласованного рассмотрения вопросов всех фаз жизненного цикла продукции

Ориентирован на усовершенствование организации начальных фаз жизненного цикла продукции

Направлен на систематическое улучшение разрабатываемого решения вплоть до достижения необходимого результата.

Предполагает согласованное проектирование на основе единой информационной модели жизненного цикла продукции

Среда общих данных должна использоваться всеми участники проекта, строиться и управляться в соответствии со стандартами