Морфологический анализ вариантов решений изобретательских задач Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

Математические методы моделирования, управления и анализа данных

УДК 51-74: 62-503.56

Н. В. Захарова, А. А. Снежко, Н. Д. Гайденок

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Россия, Красноярск

МОРФОЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ВАРИАНТОВ РЕШЕНИЙ ИЗОБРЕТАТЕЛЬСКИХ ЗАДАЧ

Модель морфологического анализа позволяет показать его связь с операциями планирования и прогнозирования, а также установить феноменологическую эквивалентность между ним и теорией решения изобретательских задач.

В процессе создания новой техники и оптимизации конструктивных разработок важную роль играют не только задачи проектирования, но и генерирования предпроектных решений и оптимизации многомерных типоразмерных (параметрических) рядов (МТРР) изделий машиностроения.

Оптимальные МТРР являются основой разработки перспективного типажа изделий, оказывающего большое влияние на возможности унификации и специализации производства. Оптимизация МТРР, которая фактически является основой научной подготовки производства, феноменологически состоит из двух процессов - проектирования принципиально новой номенклатуры изделий и селекции вариантов изобретений, релевантных системе технико-экономических ограничений, включающей элементы конкурентной политики. Оба процесса, решаемые на практике экспертно-изобретательским путем, требуют известной программной автоматизации на основе использования компьютерной техники и средств вычислительной математики.

Для решения поставленных задач целесообразно использовать взаимосвязь теории решения изобретательских задач (ТРИЗ) и морфологического анализа. Изобретательство и принятие новых технических решений все чаще реализуется в виде ТРИЗ (АРИЗ) - теории (алгоритма) решения изобретательских задач [1], морфологического анализа [2] и им подобным доктринам [3]. Данные концепции появившиеся в начале - середине прошлого века, когда происходил интенсивный рост технического прогресса, обладают выраженной технической ориентацией. Ф. Цвики был первым, кто предложил использовать взаимосвязь ТРИЗ и морфологического анализа, что позволило визуализировать процесс генерации решений, и тем самым повысить скорость и объем восприятия информации человеком.

Формальная модель морфологического анализа позволяет не только показать его связь с операциями планирования (интерполяции) и прогнозирования (экстраполяции), но и установить фе-

номенологическую эквивалентность между ним и ТРИЗ [1].

Алгоритм морфологического анализа по сути сводится к следующей схеме, представленной на рисунке:

1. Выявление существующих решений проблемы (см. рисунок, часть а);

2. Построение концептуальной модели проблемы - «структуризация» проблемы (см. рисунок, часть б);

3. Генерация полного набора новых вариантов решения проблемы посредством интерполяции экстраполяции (см. рисунок, части в, г);

Многие из полученных вариантов являются, если не запрещенными, то, по крайней мере, технологически бессмысленными (см. рисунок, часть г).

а б

* * •

* • *

* * • •

* X х *

в г

Методика морфологического анализа

[X] прощенные д существующие 0 интересные

Представленная выше иллюстрация методики морфологического анализа позволяет показать эквивалентность между ним и ТРИЗ. Действительно, если в правом верхнем углу (см. рисунок, часть в) поместить идеальное конечное решение, а в правом - существующее, то посредством интерполяции можно построить переход между ними, отражающий основную идею ТРИЗ, что успешно можно применять для решения технических задач, в частности, для повышения эффективности процесса проектирования и оптимизации МТРР.

Решетневские чтения

Библиографический список

1. Альтшулер, Г. С. Найти идею: введение в теорию решения изобретательских задач / Г. С. Альтшулер. 2-е изд. Новосибирск : Наука, 1991.

2. Науман, Э. Принять решение - но как? : пер. с нем. / Э. Науман. М. : Мир, 1987.

3. Мушкаев, В. И. Основы инженерного творчества / В. И. Мушкаев, В. Е. Токарев. М. : Дрофа, 2005.

N. V. Zakharova, A. A. Snezhko, N. D. Gajdenok Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev, Rossia, Krasnoyarsk

MORPHOLOGICAL ANALYSIS OF SOLUTION VARIANTS OF INVENTION PROBLEMS

The model of morphological analysis allows showing its connection with the operations planning and forecasting, as well as establishing a phenomenological equivalence between it and the theory of solution of invention problems.

© Захарова Н. В., Снежко А. А., Гайденок Н. Д., 2009

УДК 004.4'242

С. Н. Зинин

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Россия, Красноярск

ПРОГРАММНОЕ СРЕДСТВО ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ

АВИАЦИОННЫХ ПРИБОРОВ

Рассматривается программное средство, предназначенное для реализации математических моделей, описывающих поведение реальных авиационных приборов. Проводится обоснование выбора архитектуры приложения.

В авиации давно используют электромеханические тренажеры, стенды, позволяющие имитировать условия полета на земле и различные нештатные ситуации, вызывающие у тренируемого ощущения присутствия на воздушном судне. Этот способ подготовки персонала оправдан, но связан со значительными материальными затратами. Компьютерные тренажеры, автоматизированные обучающие системы являются перспективными, доступными и малозатратными средствами обучения, а внедрение их в процесс подготовки студентов позволяет оптимизировать процесс обучения и увеличить его эффективность.

С помощью разработанного программного средства можно создать специализированный обучающий компьютерный стенд, позволяющий не только получать теоретические знания об авиационных приборах, но и отрабатывать практические навыки. В частности, разработанный посредствам программного средства стенд позволит получить представление о проверке ба-

рометрических высотомеров, знания и умения, необходимые при расчете методических и инструментальных погрешностей барометрических высотомеров и представление о стандартной атмосфере и вычислении истинного показания прибора.

Для расширения стенда новыми приборами выбрана модульная архитектура приложения, где каждый новый прибор (без перекомпиляции приложения) может быть включен в общую схему и работать в комплексе с другими приборами, отрабатывая все поданные на вход воздействия. Также модульность приложения обеспечивается организацией хранения описаний приборов в различных файловых структурах, в основном, в формате XML. Для возможности широкого и беспрепятственного использования приложения на разных платформах и операционных системах, возможности внедрения в web-приложения основные компоненты приложения реализованы как элементы activeX.