Компьютерная информатика и проектирование

Диалог между конструктором и компьютером

Прежде всего возникает вопрос: нужно ли вообще привлекать компьютеры для проектирования новых изделий или технологий? Ответ на этот вопрос не так очевиден, как это может показаться на первый взгляд. Дело в том, что задача проектирования не может быть успешно решена, если к ней не будет привлечен квалифицированный конструктор: процесс создания проекта нового изделия в значительной степени опирается на творческие способности и знания конструктора. Однако ни один компьютер сегодня этими способностями и знаниями не обладает. Кроме того, неразумно загружать творчески мыслящего конструктора огромной, однообразной работой вычислительного характера, не требующей ни интуиции, ни глубоких знаний. Именно эту рутинную часть процесса проектирования целесообразно возложить на компьютер. Методы "безбумажной" информатики позволяют также передать компьютеру такие функции, как составление расчетной, конструкторской и технологической документации, поиск необходимой информации в справочниках и стандартах и т. п.

Диалог между конструктором и компьютером

Как оптимальным образом распределить функции между человеком и компьютером? Как организовать их эффективное взаимодействие в процессе проектирования?

Ключом к решению этих проблем могут служить слова одного из основоположников кибернетики - Н. Винера: "Отдайте же человеку - человеческое, а вычислительной машине - машинное". Однако рекомендация Н. Винера носит весьма общий характер и нуждается в уточнении.

При распределении функций между человеком и компьютером необходимо учитывать характерные особенности и преимущества каждого. У человека - это интуиция, знания, опыт, изобретательность, способность принимать нетривиальные решения; у компьютера - колоссальное быстродействие, большой объем памяти, высокая надежность и неутомимость.

Цель компьютеризации процесса проектирования заключается в том, чтобы оказать конструктору помощь, повысить производительность и качество его труда, сделать условия его работы более комфортными. Этого можно достичь, организовав диалог между конструктором и компьютером. Необходимость в диалоговом режиме диктуется также тем фактом, что в настоящее время не существует полностью формализованной теории проектирования. Поскольку трудно рассчитывать на ее появление в ближайшем будущем, процесс проектирования естественно организовать именно как диалог человека с компьютером.

Человеко-машинный комплекс, обеспечивающий рациональное распределение функций между конструктором и компьютером с целью максимальной автоматизации процедур проектирования, называется системой автоматизированного проектирования (САПР). Роль конструктора в САПР не сводится только к вводу в компьютер проектного задания и получению от него готового проектного решения. Он выступает как активный творческий участник на всех этапах процесса проектирования. Это обеспечивает САПР необходимую гибкость и адаптивность.

Использование компьютеров придало деятельности проектировщика своеобразную эмоциональную окраску: задачи автоматизированного синтеза и анализа новых изделий стали источником творческого подъема и вдохновения. Это обстоятельство не следует считать второстепенным. Оно тем более важно, что в рамках САПР требования к квалификации и творческим способностям конструктора существенно возросли. Что же касается традиционных форм "ручного" проектирования, связанных с чрезвычайно трудоемкими, монотонными расчетами и использованием стандартов и справочников, то они постепенно уступают место компьютерному проектированию.

Режим диалога предъявляет серьезные требования к проектировщику как оператору компьютера и современных средств ввода и вывода информации - дисплеев, графопостроителей и т. п. Их широкое использование в САПР позволяет еще больше повысить качество и производительность труда.

САПР предоставляет разработчику уникальную возможность исследовать свойства или поведение проектируемого объекта в условиях, которые нецелесообразно или невозможно воспроизвести на практике (например, моделирование аварийных режимов и ситуаций), а также моделирование разного рода возмущений и помех с целью оценки их влияния на поведение и характеристики объекта. Наконец, использование САПР позволяет получать оптимальные проектные решения.

Диалоговое проектирование представляет собой сложный интерактивный процесс преобразований проектного задания в проектное решение, включающее все необходимое для создания проекта. Поскольку этот процесс частично реализуется на компьютере, необходимо прежде всего сформулировать проектное задание и алгоритмизировать проектные процедуры и решения. Такая формализация требует особой тщательности в описании класса решаемых задач проектирования и необходимых проектных процедур и решений.

Однако слишком жесткая алгоритмизация процесса проектирования может сделать его неэффективным. Поэтому здесь нужен разумный компромисс, согласно которому конструктор вмешивается в этот процесс там и тогда, где и когда нужно принять ответственное решение. Тем самым процесс проектирования несколько "расформализовывается" и становится гибким.