Для дальнейшей ориентировки и для облегчения восприятия материала удобно опираться на трехмерный графический образ пространства выбора. Чтобы построить этот образ возьмем некоторое условное семейство самолетов.
Представленная на рис.5.27.б пирамида построена следующим образом. Взято всего шесть вариантов компоновки самолетов:
Вариант 1
---------
КРЫЛО
"изменяемой геометрии"
ПОВОРОТНАЯ ЧАСТЬ КРЫЛА
"без механизации"
ПОВОРОТНЫЙ УЗЕЛ КРЫЛА
"на сферическом подшипнике"
ДВИГАТЕЛЬ
"турбореактивный"
ТУРБИНА
"осевая"
ВОЗДУХОЗАБОРНИКИ
"регулируемые"
ОПЕРЕНИЕ
"V-образное"
ОРГАНЫУПРАВЛЕНИЯ ОПЕРЕНИЕМ
"с механической схемой распределения"
АЭРОДИНАМИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫОПЕРЕНИЯ
"прямое цельноповоротное V"
Вариант 2
---------
КРЫЛО
"изменяемой геометрии"
ПОВОРОТНАЯ ЧАСТЬ КРЫЛА
"с механизацией"
ПОВОРОТНЫЙ УЗЕЛ КРЫЛА
"на цилиндрическом подшипнике"
ДВИГАТЕЛЬ
"турбореактивный"
ТУРБИНА
"радиальная"
ВОЗДУХОЗАБОРНИКИ
"нерегулируемые"
ОПЕРЕНИЕ
"V-образное"
ОРГАНЫУПРАВЛЕНИЯ ОПЕРЕНИЕМ
"с расчетной схемой распределения"
АЭРОДИНАМИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫV-ОПЕРЕНИЯ
"обратное V"
Вариант 3
---------
КРЫЛО
"обратная стрела"
МЕХАНИЗАЦИЯ КРЫЛА
"без механизации крыла"
СПОСОБ КРЕПЛЕНИЯ КРЫЛА К ЦЕНТРОПЛАНУ
"замки"
ДВИГАТЕЛЬ
"турбовинтовой"
ТИП РЕДУКТОРА
"соосный"
ТИП ВИНТА
"тянущий"
ОПЕРЕНИЕ
"классическая схема оперения"
ВЕРТИКАЛЬНОЕ ОПЕРЕНИЕ
"однокилевое"
ГОРИЗОНТАЛЬНОЕ ОПЕРЕНИЕ
"высокорасположенное"
Вариант 4
---------
КРЫЛО
"обратная стрела"
|
|
МЕХАНИЗАЦИЯ КРЫЛА
"закрылки и интерцепторы"
СПОСОБ КРЕПЛЕНИЯ КРЫЛА К ЦЕНТРОПЛАНУ
"болтовое крепление"
ДВИГАТЕЛЬ
"турбовинтовой"
ТИП РЕДУКТОРА
"со смещенными осями"
ТИП ВИНТА
"толкающий"
ОПЕРЕНИЕ
"классическая схема оперения"
ВЕРТИКАЛЬНОЕ ОПЕРЕНИЕ
"двухкилевое"
ГОРИЗОНТАЛЬНОЕ ОПЕРЕНИЕ
"низкорасположенное"
Вариант 5
---------
КРЫЛО
"трапециевидное"
ЦЕНТРОПЛАН КРЫЛА
"кессон-бак"
ОТЪЕМНАЯ ЧАСТЬ КРЫЛА (ОЧК)
"ОЧК без механизации"
ДВИГАТЕЛЬ
"поршневой"
БЛОК ЦИЛИНДРОВ
"V-образный"
СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ
"жидкостная"
ОПЕРЕНИЕ ПО СХЕМЕ
"утка"
ПЕРЕДАЧА УПРАВЛЯЮЩЕГО ВОЗДЕЙСТВИЯ
"троссовая система"
АЭРОДИНАМИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫОПЕРЕНИЯ
"цельноповоротные"
Вариант 6
---------
КРЫЛО
"трапециевидное"
ЦЕНТРОПЛАН КРЫЛА
"как гондола шасси"
ОТЪЕМНАЯ ЧАСТЬ КРЫЛА
"ОЧК с предкрылками"
ДВИГАТЕЛЬ
"поршневой"
БЛОК ЦИЛИНДРОВ
"звездообразный"
СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ
"воздушная"
ОПЕРЕНИЕ ПО СХЕМЕ
"утка"
ПЕРЕДАЧА УПРАВЛЯЮЩЕГО ВОЗДЕЙСТВИЯ
"система с гидроусилителями"
АЭРОДИНАМИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫОПЕРЕНИЯ
"стабилизаторы с закрылками"
Затем эти варианты компоновки были наложены друг на друга так, чтобы совпали их идентичные позиции (в основном, все те, что напечатаны заглавными буквами) Там, где произошло несовпадение, признаки "склеены" в линейки так, как это делалось при рассмотрении каскадов выбора. Получился следующий список-смесь (и, одновременно рис.5.27а) шести вариантов компоновки:
|
|
С А М О Л Е Т Ы:
К Р ЫЛ О
-- изменяемой геометрии [Z,1]
--+- обратной стреловидности [Y,1]
-+-+- трапециевидное [X,1]
¦¦ ¦
¦¦ L-КРЫЛО ИЗМЕНЯЕМОЙ ГЕОМЕТРИИ [Z,1]
¦¦ ¦
¦¦ +-ПОВОРОТНАЯ ЧАСТЬ КРЫЛА
¦¦ ¦ - без механизации [f,1]
¦¦ ¦ - с механизацией [e,1]
¦¦ ¦
¦¦ L-ПОВОРОТНЫЙ УЗЕЛ КРЫЛА
¦¦ - на сферическом подшипнике [f,2]
¦¦ - на цилиндрическом подшипнике [e,2]
¦¦
¦L---ОБРАТНОЙ СТРЕЛОВИДНОСТИ [Y,1]
¦ ¦
¦ +-МЕХАНИЗАЦИЯ КРЫЛА
¦ ¦ - без механизации [d,1]
¦ ¦ - закрылки и интерцепторы [c,1]
¦ ¦
¦ L-СПОСОБ КРЕПЛЕНИЯ КРЫЛА К ЦЕНТРОПЛАНУ
¦ - замки [d,2]
¦ - болтовое крепление [c,2]
¦
L----ТРАПЕЦИЕВИДНОЕ КРЫЛО [X,1]
¦
+-ЦЕНТРОПЛАН КРЫЛА
¦ - как кессон-бак [b,1]
¦ - как гондола шасси [a,1]
¦
L-ОТЪЕМНАЯ ЧАСТЬ КРЫЛА
- ОЧК без механизации [b,2]
- ОЧК с предкрылками [a,2]
Д В И Г А Т Е Л Ь
--- турбореактивный [Z,2]
--+-- турбовинтовой (ТВД) [Y,2]
--+-+-- поршневой [X,2]
¦ ¦ ¦
¦ ¦ L-ТУРБОРЕАКТИВНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ [Z,2]
¦ ¦ ¦
¦ ¦ +-ТУРБИНА
¦ ¦ ¦ - осевая [f,3]
¦ ¦ ¦ - радиальная [e,3]
¦ ¦ ¦
¦ ¦ L-ВОЗДУХОЗАБОРНИКИ
¦ ¦ - регулируемые [f,4]
¦ ¦ - нерегулируемые [e,4]
¦ ¦
¦ ¦
¦ L---ТУРБОВИНТОВОЙ ДВИГАТЕЛЬ [Y,2]
¦ ¦
¦ +-ТИП РЕДУКТОРА
¦ ¦ - соосный [d,3]
¦ ¦ - со смещенными осями [c,3]
¦ ¦
¦ L-ТИП ВИНТА
¦ - тянущий [d,4]
¦ - толкающий [c,4]
¦
¦
L-----ПОРШНЕВОЙ ДВИГАТЕЛЬ [X,2]
¦
+-БЛОК ЦИЛИНДРОВ
¦ - V-образный [b,3]
¦ - звездообразный [a,3]
¦
L--СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ
- жидкостная [b,4]
- воздушная [a,4]
О П Е Р Е Н И Е
--- V-образное [Z,3]
--+-- классическая схема оперения [Y,3]
--+-+-- оперение по схеме "утка" [X,3]
¦ ¦ ¦
¦ ¦ L--V-ОБРАЗНОЕ ОПЕРЕНИЕ [Z,3]
¦ ¦ ¦
¦ ¦ +-ОРГАНЫУПРАВЛЕНИЯ
|
|
¦ ¦ ¦ - с механической схемой распределения [f,5]
¦ ¦ ¦ - с расчетной схемой распределения [e,5]
¦ ¦ ¦
¦ ¦ L-АЭРОДИНАМИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫОПЕРЕНИЯ
¦ ¦ - прямое V, цельноповоротное [f,6]
¦ ¦ - обратное V [e,6]
¦ ¦
¦ ¦
¦ L----КЛАССИЧЕСКАЯ СХЕМА ОПЕРЕНИЯ [Y,3]
¦ ¦
¦ +-ВЕРТИКАЛЬНОЕ ОПЕРЕНИЕ
¦ ¦ - однокилевое [d,5]
¦ ¦ - двухкилевое [c,5]
¦ L-ГОРИЗОНТАЛЬНОЕ ОПЕРЕНИЕ
¦ - высокорасположенное [d,6]
¦ - низкорасположенное [c,6]
¦
L------ОПЕРЕНИЕ ПО СХЕМЕ "УТКА" [X,3]
¦
+-ПЕРЕДАЧА УПРАВЛЯЮЩЕГО ВОЗДЕЙСТВИЯ
¦ - троссовая система [b,5]
¦ - система с гидроусилителями [a,5]
¦
L-АЭРОДИНАМИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫОПЕРЕНИЯ
- цельноповоротные [b,6]
- стабилизаторы с закрылками [a,6]
Рис.5.27а. "Смесь" вариантов компоновки самолетов
(плоский вид пространства выбора)
Далее на основе списка рис.5.27а построена трехмерная картинка, как уже сказано, вынесенная на обложку книги. Это сделано следующим образом. Каждая позиция линеек (заштрихованный прямоугольник) превращена в кубик. Поэтому линейки альтернатив стали выглядеть как штабики склеенных кубиков.
Из кубика вниз проводится столько линий, сколько подсистем фигурирует ниже. Линия опирается на линейку альтернатив и символизирует возможность выбора: ее можно подобно ползунку на реостате продвигать вдоль линейки и останавливать на той альтернативе, которую желают выбрать.
Чтобы "двигаться" в построенном пространстве выбора и указывать на координаты обсуждаемых точек выбора, удобно ввести три "оси" координат (рис.5.27б).
------
¦ ¦
LT-T-T-
-------- ¦ L------
---+-- ---+-- ---+--
¦-----+ ¦-----+ ¦-----+
X L¦-----+L¦-----+L¦-----+
Y L¦ 1 ¦ L¦ 2 ¦ L¦ 3 ¦
Z L------ L------ L------
-- -- -- -- -- --
¦-+¦-+ ¦-+¦-+ ¦-+¦-+
aL¦ ¦L¦ ¦ L¦ ¦L¦ ¦ L¦ ¦L¦ ¦
bL-- L-- L-- L-- L-- L--
-- -- -- -- -- --
¦-+¦-+ ¦-+¦-+ ¦-+¦-+
cL¦ ¦L¦ ¦ L¦ ¦L¦ ¦ L¦ ¦L¦ ¦
dL-- L-- L-- L-- L-- L--
-- -- -- -- -- --
Э ¦-+¦-+ ¦-+¦-+ ¦-+¦-+
¦ eL¦ ¦L¦ ¦ L¦ ¦L¦ ¦ L¦ ¦L¦ ¦
¦ fL-- L-- L-- L-- L-- L--
¦ 1 2 3 4 5 6
L----- О
\
\
A
Рис.5.27б. Объемный вид пространства выбора
и его пространственные оси
Ось "О" ("объекты") задает направление разбиения надобъекта на объекты, части. Ось "А" ("альтернативы") задает направление перечисления альтернатив. Наконец, вдоль оси "Э" ("этажи") осуществляется переход с этажа на этаж пространства выбора (см. рис.5.27б.).
В данном случае на полученном рисунке введены численно-буквенные пометки (???). С их помощью можно установить соответствие между позициями списка и кубиками рисунка. Для этого в списке в квадратных скобках проставлены соответствующие пространственному положению кубика коды (правый "столбец" квадратных скобок).
Воспользуемся скользящими стрелками и будем производить выбор всеми возможными разными способами. Мы получим 1728 различных мыслимых схем компоновки самолетов. Это число легко подсчитать, перемножая длины линеек альтернатив сначала на нижних уровнях, а затем, то что получилось, сложить вдоль каждой линейки верхнего уровня и еще раз перемножить полученные суммы.
Эффект резкого комбинаторного, как бы гибридного размножения компоновочных схем (6 --> 1728) весьма любопытен и примечателен. А ведь в реальной практике, где число уровней пространства достигает десятков, а разветвляемость в узлах равна, в среднем, пяти, этот эффект оказывается неизмеримо значительней. Происходит настоящий "информационный взрыв" (в хорошем смысле этого слова). Поэтому пространство выбора будем называть также "комбинаторным пространством (выбора)", подчеркивая этим тот факт, что выбор в пространстве есть процесс, приводящий к комбинаторному порождению полного и очень большого семейства рассматриваемых систем, включающего как все реализованные образцы так и все мыслимые.
Теперь мы имеем визуальный образ пространств выбора. Остается отметить, что пространства выбора интегрируют, как бы вбирают в себя все без исключения факторы и источники многообразия техники.
Чрезвычайно важно понять, что помимо и в дополнение к традиционной чертежной объектографии пространства выбора дают совершенно новые способы графического отображения и сопоставления технических идей. Появляется возможность подступиться к новой творческой технологии, менее зависимой от склонностей и личных приверженностей конструкторов. Эта технология расчитана на молодых (не обязательно по возрасту!) техников и конструкторов "компьютеризованного поколения".
Но прежде, чем эта технология "заработает", надо подготовить для нее данные, то есть сформировать пространство выбора. Очевидно, это не значит, что надо рисовать образ пространства в каждом конкретном случае в поле чертежа. Это невыполнимая задача в любом практическом случае. Надо сразу формировать пространство в памяти ЭВМ. Но это совсем иная, не визуальная форма пространства выбора.
Чтобы понять эту форму и "узаконить" её наравне с визуальной, далее использована специальная метафора "картотеки". Это уже вторая метафора. Первая, как мы помним, - это метафора каталожного ящика.
5.3.2.5. "Метафора картотеки" или характер дальнейшего изложения
Дальнейшее изложение удобно до поры до времени построить в условном ключе. Мы уже упомянули о метафоре каталожного ящика, использованной Цвикки для наглядности. Многие программные продукты имеют специально предусмотренные простые метафорические образы, облегчающие понимание. Так программный продукт INTERLISP и ЛЕКСИКОН
используют метафору "письменного стола", на котором разложены "листы с текстом" (перекрывающиеся окна). FRAMEWORK реализует метафору "шкаф с делами и письменный стол", в WINDOWS фигурирует метафора стола и папки (folder)
Мы реализуем свою собственную метафору, - метафору "картотеки". По существу это метафора, аналогичная предложенной Ф.Цвикки, но выдержанная последовательно и до конца. Она удобна по двум причинам. Во-первых, изложение ведется так, как будто речь идет об обычной картотеке. Мало того, предлагаемая информационная технология может быть действительно реализована как работа с картотекой в том случае, когда нет ЭВМ. Во-вторых, работа с машинной базой данных (файлами), хотим мы этого или нет, в частности, копирует многие черты всем привычной работы с картотекой, однако, в существенно более ускоренном темпе и с различными сервисными функциями. Не следует забывать и то, что file в переводе есть как раз "картотека".
Переходя к методическому и всестороннему рассмотрению пространства выбора как картотеки, условимся о следующем. Специалиста, который готовит, обрабатывает данные и составляет картотеку, будем называть "инженером по знаниям" или "техноаналитиком" или "технологом" (в новом прочтении этого слова), или просто аналитиком. Работа аналитика - тяжелый, скрупулезный каждодневный труд. Его задача -, выуживая из "моря" бесполезной информации действительно ценные сведения, по крупицам собрать пространство выбора. Это всегда - пространство на конкретное семейство техники, а "крупицы" обнаруживаются иногда в самых неожиданных по форме сообщениях, вовсе далеких по смыслу. Патентоведы знают это хорошо. Можно сказать, что в научно-технических документах - чертежах и текстах инженерной прозы - все пространства выбора хоть и содержатся, но пребывают в демонтированном и сильно перемешанном виде. Это безрадостная картина, но такова реальность.
По аналогии скажем, что например, в таких областях, как биология или химия, аналитики имеют свое хозяйство, свой фонд аналитических методов. Описания такого хозяйства (и изучение таких описаний) довольно скучное занятие. Техноаналитика не составляет исключения.
Переходя к изучению описаний отдельных аналитических ситуаций и методов, желательно набраться терпения, так как эта часть текста не может не быть скучной. Но она должна быть полной. Это основная задача следующего раздела.
Охарактеризуем работу техноаналитика, используя еще одну аналогию, - аналогию с программированием. Укажем на следующее.
Чтобы шел вычислительный процесс, программист должен средствами языка программирования написать и отладить соответствующую программу. При этом в программе не должно быть неясных инструкций и явных ошибок. На "воображение" ЭВМ расчитывать не приходится.
Точно так же не приходится расчитывать на библиотечно-детективные способности конструктора-практика. Ему, как правило, некогда проводить сложный перекрестный патентный и другой поиск в библиотеках.
Чтобы информация об альтернативных конструкторских решениях работала, а не представляла собой разрозненный набор сведений, грубо говоря, только и того, что стоящих рядом на полке библиотеки и больше никак не увязанных, техноаналитик должен собрать и "отладить" для конструктора-практика сложную структуру данных - пространство выбора. Эта работа сродни программированию, но проще и гораздо увлекательнее. Программирование структур данных имеет дело не с жестким алгоритмическим языком, а с "золотыми россыпями" инженерной информации в форме текстов и чертежей. К сожалению, - именно с "россыпями", так как всё рассыпано, демонтировано, связи частей и целого часто утеряны или предполагаются по умолчанию, и всё надо собрать и смонтировать, попутно породив новую информацию, - информацию о строении самого пространства выбора. Для этого и предназначен излагаемый ниже методический инструментарий.