Элементы адаптивного проектирования систем Галкин В.П., Галкина Е.В.
Подход к проблеме адаптивного проектирования. В процессе создания системы дистанционного автоматического управления высоковольтной импульсной технологической установки для производства буроинъекционных свай по технологии, использующей импульсный разряд с целью формирований уширений, повышающих несущую способность сваи, мы столкнулись с тем, что процесс проектирования приобрел рекурсивную форму. Изучение технологии производства свай, проектирование алгоритмов и элементов системы управления ею, привело к пониманию возможности варьирования основного процесса и, соответственно, к последующему изменению самой системы управления. Анализ литературных источников показал, что подобная ситуация соответствует адаптивному проектированию. Позднее определился второй контур адаптивного проектирования, между системой дистанционного автоматического управления высоковольтной импульсной технологической установкой и силовым оборудованием, алгоритмами его работы, схемными и техническими решениями. Выявилась рекуррентная связь между элементами силовой цепи, системами общепромышленной автоматики, системами высоковольтной автоматики, системами автоматического дистанционного управления, как на предметном конструктивном уровне, так и в самом процессе проектирования. Говоря другими словами, процесс создания системы автоматического дистанционного управления высоковольтной импульсной технологической установкой потребовал изучения самого себя. Анализ литературных данных показал, что, несмотря на очевидность ситуации, опубликованных работ непосредственно по адаптивному проектированию мало. Удалось обнаружить всего несколько работ [1],[2]. Рассмотренные работы оказались большей частью, фактически, адаптированными к процессу проектирования работами по адаптивному управлению техпроцессами, что свидетельствует о том, что осознание необходимости выделения этого направления в исследовательское, находится на начальной стадии. В работе “К возможности проектирования оборудования и инструмента для МИОМ с “открытым” техническим заданием” [1], рассмотрены вопросы выбора рабочих режимов и проектирования инструмента для высоковольтной импульсной технологической установки в “общем виде” для частной операции “обжима”. Особенностью метода является задание поля возможных начальных условий и быстрый пересчет режимов и типового инструмента (индуктора) по диаграммам либо на ЭВМ. Достаточно подробно метод адаптивного проектирования описан в работе Шагеевой Ф.Т “Закономерности и принципы адаптивного проектирования образовательных технологий в условиях ДПО инженерного вуза” [2]. На примере этой работы особенно нагляден “перенос” проблемы из области управления “объектами” техпроцесса в область управления “субъектами”: “Возвращаясь к проблеме адаптивного проектирования и реализации … технологий, можно отметить, что оно гарантирует достижение целей в условиях недетерминированной внешней среды и изменяющихся параметров внутренней среды. Оно обеспечивает стабильное функционирование … технологии за счет заранее продуманной реакции на изменения – путем смены алгоритма ее функционирования, стратегии реализации или поиска оптимальных состояний и процессов. В качестве прецедентов из заранее накопленной базы данных можно использовать элементы известных обобщенных … технологий. Адаптивное проектирование … технологий включает в себя разработку множественных альтернативных решений, что позволит в конкретной ситуации осуществлять выбор, обеспечивающий оптимальное достижение результата, запланированного в технологии”. С описанной ситуацией мы столкнулись, как сказано выше, при разработке обобщенной структурной схемы системы автоматического дистанционного управления высоковольтной импульсной технологической установкой для свай РИТ. Экспресс-анализ процесса адаптивного проектирования. Полный анализ процесса адаптивного проектирования выходит за рамки нашего исследования и представляет собой отдельную работу более высокого уровня, чем настоящая. Мы ограничимся лишь теми вопросами, которые помогают прояснить особенности адаптивного проектирования оборудования и элементов техпроцесса в нашем случае. При разработке сложных систем, которая может длиться несколько месяцев или даже лет, возникает проблема морального устаревания изделия до конца его разработки. В условиях адаптивного проектирования приходится принимать решения, опираясь на прогнозы развития науки, техники и возможности разработчиков сопряженных узлов. Жесткая привязка отдельных частей проекта друг к другу с помощью технических заданий, когда общее время разработки и внедрения было некритичным, в наше время представляется слабым элементом. Развитие вычислительной техники и наработанные методы расчетов и пакетов проектирования, приводят к резкому сокращению сроков разработки конкретных типовых изделий и операций. Это позволяет организовать проектирование техпроцесса или изделия с “открытым техническим заданием”, когда за короткое время проектируется множество “полуфабрикатов”, которые могут быть легко адаптированы под конкретную задачу потребителя. Множество решений, получаемых в процессе адаптивного проектирования может быть разделено на:
Базовые узловые решения – это те решения, которые не могут быть изменены ни при каких обстоятельствах. Они задают каркас жесткости оборудования и техпроцесса. В общем случае это функция цели, то без чего разработка теряет смысл. В нашем случае – это несущая способность и долговечность сваи. Универсальные узловые решения являются кирпичиками оборудования и техпроцесса, которые отработаны и не могут быть принципиально изменены и “улучшены”. В нашем случае – это, например, силовое оборудование и методика его использования. Перспективные узловые решения могут быть внедрены в разработку волевым образом, либо в силу вмешательства внешних обстоятельств. Перспективные узловые решения обычно исходят из некоторой точки разветвления, представляющей собой базу данных примерно равноправных конструкторских находок. В нашем случае – это, например, система дистанционного управления, система автоматического дистанционного управления, требование “паспортизации” свай и т.п. Все эти систем могут быть построены тем или иным способом, который обеспечивает их присутствие с общей системе. Конкретное исполнение может быть любым, исполнение - это непринципиальный элемент. Индифферентные узловые решения в общем случае непринципиальны, не обязательны к применению, могут полностью отсутствовать, не ухудшая качества конечного изделия. Например, сервисные элементы пульта управления: подсветка, форма и место расположения кнопок и т.п. В процессе адаптивного проектирования возникает некоторое поле решений, содержащее:
Литература 1. Галкин В.П., Полынов А.А., Попов Ю.А. К возможности проектирования оборудования и инструмента для МИОМ с “открытым” техническим заданием. 2. Шагеева Ф.Т. Закономерности и принципы адаптивного проектирования образовательных технологий в условиях ДПО инженерного вуза. Размещено 15.06.2010 г. |