5. Прогнозирование в области создания новых технических объектов

Под инженерным прогнозированием понимают научно обоснованную информацию, отражающую в виде вероятностной категории потенциальные возможности развития техники. Вопросы экономики входят в содержание прогнозирования как составная часть. Эффективность инженерного прогнозирования перед началом проектирования технических объектов весьма значительна, и расходы на его выполнение вполне окупаются.

Основу инженерного прогнозирования составляют три направления:

- значимость новых открытий и изобретений;

- цель и техническая стратегия;

- перспективный уровень развития технических решений изделий.

Первые два направления используются для среднесрочного (до 5 -10 лет) и долгосрочного (до 10 – 20 лет) прогнозирования, а последнее направление - для краткосрочного прогнозирования (до 5 лет). В инженерном прогнозировании используют теоретические и экспериментальные средства анализа и синтеза. Оно опирается на информацию, содержащуюся в законченных проектах и научно-исследовательских разработках, в патентах и авторских свидетельствах.

На основе прогнозирования получают ответы на следующие вопросы:

- какие направления займут лидирующие положение в технике;

- каковы возможные пропорции внедрения в практику конкурирующих направлений;

- какова вероятность использования техники;

- какова предполагаемая экономическая эффективность реализации технических направлений;

- когда можно ожидать внедрения в производство техники или целых направлений ее развития.

Разнообразие решаемых задач привело к разработке большого числа методов прогнозирования.

Метод экстраполяции

Метод основывается на переносе динамики событий и состояний, имеющих место в недалеком прошлом, на будущее. Метод широко применяется при краткосрочном прогнозировании. Это в основном события, развивающиеся эволюционным путем и достаточно медленно. Прогнозирование методом экстраполяции тесно связано с использованием выявленных законов и закономерностей развития техники.

Данным методом можно решать задачи двух типов:

- статические, в которых анализируют связи между главным параметром и другими без учетов фактора времени;

- динамические, в которых непременной составляющей уравнений является фактор времени.

Метод экспертных оценок

Экспертные методы прогнозирования основаны на обработке мнений специалистов, признанных ведущими в данной области. Опрос экспертов может проводиться в устной форме (анкетирование) или путем заполнения анкет. Суть метода сводится к тому, что группе экспертов ставят ряд вопросов, касающихся развития данного технического направления или прогнозируемого объекта. Затем с помощью математической обработки результатов опроса устанавливается преобладающее мнение. Метод целесообразно использовать в случае отсутствия достаточно систематизированной информации о прошлом или когда научно-техническое развитие в большей степени зависит от принимаемых решений, чем от самих технических возможностей.

Метод моделирования

Суть метода – анализ исходных данных ведут не на исследуемых объектах, а на их моделях, выполненных в соответствии теории подобия. Этот метод базируется на целесообразном абстрагировании процессов развития событий в будущем. Наиболее общим направлением является метод математического моделирования. Прогнозирование технических решений можно представить как часть научно-исследовательской работы, направленной на подбор и подготовку исходного материала, необходимого для разработки технического задания на проектирование.

Схема процесса прогнозирования

Прогнозирование конструкций технических объектов включает рассмотрение следующих основных свойств моментов, факторов:

- функциональное назначение;

- основные технические и экономические параметры;

- возможные компоновочные схемы;

- новые материалы и виды заготовок;

- новые технологические процессы, оборудование и технологическая оснастка;

- новые формы и методы организации и управления производством;

- потребность и предлагаемый план изготовления приборов;

- строительство нового или реконструкция действующего предприятия;

- экономическая эффективность от использования нового технического решения.

Модель технического объекта

Инженерный анализ проектной ситуации – одна из важнейших процедур поиска и обоснования нового технического решения. При выполнении этой процедуры прибегают к моделированию, в котором исследованию подвергают не сам проектируемый объект, а его модель.

Моделью называется техническая или знаковая система, искусственная конструкция, определенные свойства которой согласованы с основными свойствами оригинала и из поведения которой могут быть получены объективно верные выводы о поведении или некоторых качествах оригинала.

Модели подразделяются на физические, математические, механические, фотооптические, аналоговые, цифровые, знаковые, а так же макеты. Макет – это упрощенное воспроизведение в определенном масштабе изделия или его части, на котором исследуются характеристики изделия, оценивается правильность принятия технических решений. Знаковыми моделями являются карты, формулы, рассматриваемые в качестве аналога какого-либо явления.

Наиболее часто используемые модели.

Мысленные, или интуитивные модели. Их производит человек, который на основе имеющихся знаний, опыта проводит мысленные эксперименты с техническим объектом с целью выявить его соответствие требованиям или выбрать из двух вариантов наилучший по определенному показателю качества. Например, глядя на чертежи двух различающихся по конструкции технических устройств, эксперт может ответить на следующие вопросы:

- выдержат ли они заданную нагрузку;

- у какой конструкции меньше трудоемкость изготовления или расход материалов;

- какой из вариантов лучше впишется в заданную зону размещения.

Математические модели. Модель позволяет оценить требования и критерии качества с помощью расчетных формул, систем уравнений, алгоритмов и т.д. Математическая модель в информационном плане принципиально беднее объекта, поэтому для успешного использования она должна быть адекватна объекту. При наличии мощных технических средств реализации теоретических исследований компьютеров и ЭВМ роль математического моделирования в работе современного проектанта становится весьма значительной.

Физические модели. С помощью физической модели можно оценить требования и критерии качества путем реализации и испытания самого технического объекта. Еще до изготовления натурального дорогостоящего образца оборудования в целях проверки соответствия требованиям выполняют его уменьшенную модель, чтобы испытать ее в различных условиях эксплуатации, в том числе и запредельных режимах. Таким образом изучаются динамика и характеристики установок.

В настоящее время выбор того или иного типа модели обуславливается требованиями точности, временными затратами и стоимостью моделирования.