Комплексная технология моделирования

Комплексная технология моделирования будет формироваться на основе бионической и задачной. Т.к. комплексная технология моделирования во многом будет повторять две исходные технологии, мы рассмотрим ее на макро уровне и укажем, как такая технология формируется из исходных технологий.

Бионическая технология реализуется по фазам жизненного цикла и включает в себя:

1. Исследование (анализ) И.

2. Проектирование П.

3. Конструирование К.

4. Реализация Р.

5. Эксплуатация Э.

6. Деградация Д.

7. Модернизация М.

Задачная технология включает четыре этапа:

1. Возникновение задачи В.

2. Описание задачи О.

3. Постановка задачи Пз.

4. Реализация (решение) задачи Рз.

5. Оптимизация решения

Каждая фаза развития модели реализуется на основе задачной технологии.

Схема реализации комплексной технологии моделирования:

Можно выделить задачно-бионическую и бионически-задачную технологию моделирования в зависимости от того, какая компонента ведущая. Удобно рассматривать в качестве первичного компонента объект, процесс, модель, а в качестве вторичного компонента задачу.

Структура будет формироваться в виде матрицы таблицы: по вертикали – фазы бионического развития, по горизонтали – фазы решения задачи.

Результаты концентрируются к нижнему правому углу и в итоге дают конечный результат.

Используя такой подход и этапы традиционных технологий моделирования, мы получаем комплексную технологию моделирования. Задача развивается на системе задач, реализуемых на основе схемы.

Комплексная технология представляется наиболее полной, так как содержит наибольшее число фаз. Можно сказать, что комплексная технология является расширением бионической, так как каждая фаза реализуется на основе задачной технологии (то есть, фактически, вместо предварительной, основной и заключительной стадии, которые описываются, как общие для каждой фазы, мы имеем фазы-стадии задачной технологии, которые могут более полно и точно описать технологию моделирования). Причём данная технология универсальна. Единственным недостатком служит то требование, что фазы бионической технологии имеют требование к документации каждой подфазы и общей документации каждой фазы. А так как в случае комплексной технологии наши подфазы – суть задачная технология, то количество документации увеличивается.

Следует учесть, что не всегда можно создать документацию, например, для латентной фазы, так как любые попытки документировать скрытую мысленную деятельность эксперта по моделированию по сути и будут являться описанием задачи, то есть непосредственно второй фазой.

Опять же можно сказать, что как и для бионической технологии, в комплексной невозможно (или практически сложно) осуществлять логические методы моделирования в виду большого количества фаз.

Непосредственное рассмотрение комплексной технологии логично начать с горизонталей, то есть фазы жизненного цикла в сопоставлении с фазами задачной технологии.

1. Возникновение задачи исследования.

Как и следует из задачной технологии, всё начинается с возникновения потребности. Фаза исследования наиболее важная, так как определяет исходную потребность, для реализации которой создаётся модель. А фаза возникновения задачи включает внутренние механизмы мотивации. После выполнения этой фазы мы получаем некоторую формализованную задачу в соответствии с кортежем (). На стадии исследования точный алгоритм ещё может быть неизвестен, но должна быть определена стратегическая направленность действий. Исследование может быть определено, как развитие знаний или систематическое расследование с целью установления фактов. Следовательно, первый этап определяет стратегию и методы решения задачи исследования. Если мы моделируем какое-то явление, то в этой фазе происходит наблюдения за этим явлением, а затем происходит теоретический анализ в мировоззренческом и методологическом аспекте и поиск возможной концепции.

2. Описание задачи исследования

Определяется концептуальная модель задачи исследования, описываются понятия и категории, взаимосвязи между ними. Строятся или выбираются гипотезы

3. Постановка задачи исследования

Разрабатываются методы и методики, расширяется формализованная задача, полученная на первом этапе.

4. Решение задачи исследования

Обеспечение эксперимента, наглядно или однозначно дающего оценку:

• надёжности гипотезы по критериям сортировки (краевые условия надёжности воспроизведения явления),

• критериев реализуемости явления,

• конечного результата хода (динамики процесса),

  • результата завершения процесса самого явления.

5. Оптимизация результата решения задачи исследования

Собираются данные об исследовании, анализируются результаты. Возможно корректировка каких-либо исходных данных и возврат на предыдущие пункты.

Создаётся итоговая документация, описывающая все фазы. В рамках этой документации создаётся технические отчёты, паспорта, регламенты научно-исследовательской работы, технические задания. Структура и правила оформления отчетов о научно-исследовательской работе установлены ГОСТ 7.32-81.

6. Возникновение задачи проектирования

Задача проектирования непосредственно вытекает из технического задания, созданного в процессе решения задачи исследования. Потребность заключается в адекватной реализации поставленного задания. Проектирование — процесс создания проекта, прототипа, прообраза предполагаемого или возможного объекта, состояния. То есть суть стадии состоит в адекватной обработке экспертом по моделированию результатов предыдущей фазы.

7. Описание задачи проектирования

Происходит предпроектирование, разработка. Особенно распространение получило проектирование зданий, сооружений, домов, мостов и прочей инфраструктуры. Здесь проектирование – основная стадия. Правильное описание задачи – уже путь к хорошей реализации.

8. Постановка задачи проектирования

Разрабатывается эскизное проектирование, техническое проектирование, рабочее проектирование. Цели данной стадии – определить саму постановку задачи в соответствие с заданными исходными данными, которые определились в ходе фазы исследования, и с заданными условиями, которые определились на предыдущих стадиях проектирования.

9. Решение задачи проектирования

В задачах проектирования инженерных систем, транспортных систем, архитектурного проектирования и подобных им – это – ключевая стадия. Результатом данной стадии будет проектно-сметная документация, которая определяет вид строительства, внешний вид объекта, технические характеристики, архитектурно-планировочные и технологические решения, стоимость работ.

Применительно к программированию, существует понятия «шаблоны проектирования» (т.н. «паттерны проектирования») - повторимая архитектурная конструкция, представляющая собой решение проблемы проектирования в рамках некоторого часто возникающего контекста. Здесь архитектурная конструкция означает внутренние параметры системы, например архитектуру сети, архитектуру компьютера, архитектуру приложения и т. п. Применительно к компьютерному моделированию данная стадия (и фаза вообще) означает выбор соответствующего паттерна и разработка (не в плане разработки как фазы жизненного цикла) абстрактной логики и формата представления данных.

10. Оптимизация результата задачи проектирования

Результат проектирования представляет в документальном виде и, при необходимости, оптимизируется. При моделировании инженерных, архитектурных строений проверяется на соответствие критериям, например, устойчивости здания. Строятся технологические карты. Номенклатура определяется ГОСТ и ЕСТД.

11. Возникновение задачи конструирования

Конструирование – начало этапа практической реализации модели. Соответственно побудительным мотивом возникновения задачи конструирования будет потребность в фактической реализации намеченной модели. Сама задача в целом уже определена, определены методики, алгоритмы реализации (в фазе проектирования) и проблемная ситуация заключается в выборе средств конструирования. Внешняя среда в данной задаче – уже весь физический материальный мир, так как именно в этой фазе наша модель получает первое практическое отношение.

12. Описание задачи конструирования

Формируется техническое задания на конструирование, технические предложения.

13. Постановка задачи конструирования

Формируется эскизный проект. Его  разрабатывают с целью установления принципиальных (конструктивных, схемных и др.) решений изделия, дающих общее представление о принципе работы устройства.

14. Решение задачи конструирования

Выполняется на основе технического проекта и рабочего проекта. Рабочий проект – в отличие от эскизного – уже требует интеграции различных областей знаний. Например, если эскизный проект строения здания может составить архитектор, то рабочий проект уже должен составляться с привлечением специалистов-проектировщиков электроснабжения, газоснабжения, водопроводоснабжения и т. п.

15. Оптимизация результата задачи конструирования

Здесь проверяется соответствие созданных проектов нормативным документам.

16. Возникновение задачи реализации

Потребность здесь состоит в практической реализации, то есть построении работающей модели, а также связанных с этим задач производства, поиск и заключение договоров с организацией, которая реализует (или будет реализовывать) опытный образец.

17. Описание задачи реализации

Выдвигаются требования к опытному образцу.

18. Постановка задачи реализации

Требования к опытному образцу оформляются в соответствие со стандартами.

19. Решение задачи реализации

Изготавливается опытный образец. Происходят его испытания, отладка и доводка опытного образца и, затем, запуск в производство.

20. Оптимизация результата задачи реализации

Вторичная доводка и отладка опытного образца, возврат на предыдущие пункты.

21. Возникновение задачи эксплуатации

Потребность здесь определяется необходимостью внедрить произведённый объект в эксплуатацию. Эта потребность является естественной, которая следует из самого процесса жизни, так как постоянно в эксплуатацию внедряются всё новые и новые технические средства.

22. Описание задачи эксплуатации

Задача ввода в эксплуатацию практически самая простая среди всех фаз комплексной технологии, так как здесь следует учитывать только всевозможные экономические, политические, социальные факторы и последствия внедрения, а сам процесс моделирования уже закончен.

23. Постановка задачи эксплуатации

Начинает опытная эксплуатация.

24. Решение задачи эксплуатации

Эксплуатация переходит сначала в нормативный, а затем в технологический режим. Фактически задачи моделирования решены, создание модели полностью выполнено.

25. Оптимизация результата решения задачи эксплуатации

Результаты, полученные в ходе эксплуатации являются основные результатами моделирования. Здесь начинается самый сложный этап – оценка полученных данных. Имеет место отношение с фазой использования модели классической технологии. Как таковая оптимизация уже малоприменима, так как модель уже введена в эксплуатацию и оптимизация модели, но все полученные данные, которые требуют оптимизации, приведут к созданию нового поколения модели (или к снятию с эксплуатации).

26. Возникновение задачи деградации

Задача деградации – ключевая и определяется природой самого пространства-времени и положительной направленностью т. н. стрелы времени, то есть эксперт по моделированию никак не может предотвратить этот процесс. На любом большом промежутке времени проблемная ситуация, связанная с деградацией, просто не будет иметь разрешения и никакими уменьшениями степени противоречия мы не сможем формализовать деградацию к задаче. Но на коротких промежутках времени, определяемых временем жизни модели, задачу можно формализовать.

Кроме того, следует учесть, что деградация свойственна каждой фазе жизненного цикла. То есть возможны ситуации, когда уже на ранних стадиях (исследования, проектирования) не представится возможным противодействовать деградации, и все дальнейшие фазы уже будут бессмысленными. Подобное можно наблюдать, например, при создании комплекса автоматизированного управления войсками «Арбалет», который спроектирован на основе старых потребностей и использованием старых технологий и программных средств и для адекватного использования данного комплекса необходима генерация нового поколения начиная со стадии исследования.

27. Описание задачи деградации

Цель (Z_p) задачи деградации должна быть определена в терминах комплексных или хотя бы отрицательных воздействий, так как цель эксперта по моделированию – противодействовать явлениям старения. Так как стареть никто не хочет, то цель должна быть определена именно вышеуказанным образом. Поэтому 3 нижеследующих пункта (постановку, решение и оптимизацию решения) можно опустить, так как сути они не несут. Задача деградации определяется не человеком, а природой, которую невозможно формализовать, полностью описать и т. п.

28. Постановка задачи деградации

29. Решение задачи деградации

30. Оптимизация результата решения задачи деградации

31. Возникновение задачи модернизации

Потребность в модернизации также естественна, но, в отличие от деградации, это процесс целиком и полностью определяется человеком, так как пока невозможно придумать процессов, которые бы модернизировались самой природой. Можно поспорить и привести в пример эволюцию, но эволюции потребовалось миллионы лет для создания человека, а искусственные модели сами пока не могут в полной мере учитывать все эволюционные факторы, как мутацию, естественный отбор, рекомбинацию, перенос генов и т. п. Поэтому наивно полагать, что созданные в настоящее время программы (любые модели) смогут сами эволюционировать.

32. Описание задачи модернизации

Модернизация - усовершенствование, улучшение, обновление объекта, приведение его в соответствие с новыми требованиями и нормами, техническими условиями, показателями качества. Модернизируются в основном машины, оборудование, технологические процессы. Термин «модернизация», конечно, имеет исторический смысл (в плане модернизации как этапа формирования индустриального общества), но в моделировании модернизация – это изменение в соответствии с требованиями современности: придание современного характера чему-либо, приспособление к современным взглядам, идеям, потребностям.

33. Постановка задачи модернизации

Основная задача модернизации – противодействие процессам старения. Старение – процесс непрерывный (с точностью до кванта времени), а модернизация, по крайней мере в настоящее время, может осуществляться только через дискретные промежутки. Постановка задачи будет состоять в том, как через дискретные промежутки времени и при планировании на следующие промежутки оценить воздействие факторов деградации и решить их, опять же на какой-то период.

34. Решение задачи модернизации

В принципе будут повторять основные части каждой из фаз, в которых проводится модернизация. Но, например, модернизация фазы исследования и проектирования имеет смысл только когда мы реализуем сами эти фазы. Во-первых, мы закладываем требования по возможности модернизации в самих фазах, а во-вторых, при последующих стадиях решать вопросы предыдущей стадии чаще всего будет означать полную смену принципов построения. Во втором случае логичнее будет начать новый цикл жизни модели (изделия), нежели приводить существующие технические задания, эскизные проекты, опытные образцы и т. п. в соответствии с изменившимися результатами исследований, порой это будет сделать невозможно.

35. Оптимизация результата решения задачи модернизации

Оптимизация результатов процесса модернизации возможна после анализа прошедших процессов старения. В принципе процесс модернизации (равно как и деградации) непрерывный, то есть процесс оптимизации результата решения задачи модернизации тоже непрерывный, но описывается он через дискретные промежутки времени.

Результатом процесса модернизации будет план-решение по исправлению, переделке, дообработке и т. п. какой либо стадии. Возможно оформление соответствующей документации.