Введение
Инженерное проектирование как область профессиональной деятельности редко сводится к однозначному расчету по заданной формуле. Выбор конструктивной схемы здания, материала трубопровода, компоновки энергетической установки почти всегда происходит в условиях, когда часть параметров неизвестна, часть критериев противоречит друг другу, а окончательное решение принимает конкретный человек со своим профессиональным опытом и собственными представлениями о приемлемом риске. Три явления – неопределенность исходных данных, субъективность экспертных суждений и множественность критериев оценки – образуют тот фон, на котором разворачивается практически любая инженерная задача выбора.
Актуальность обращения к этой теме обусловлена несколькими обстоятельствами. Во-первых, усложнение технических систем приводит к росту числа параметров, которые необходимо учитывать при сравнении альтернатив: современный проект реконструкции промышленного объекта или выбора технологической линии затрагивает десятки показателей – от прочностных характеристик до сроков окупаемости. Во-вторых, цифровизация проектной деятельности ставит вопрос о том, как формализовать экспертное знание, которое традиционно передавалось неформально, через опыт и интуицию инженера. В-третьих, правовое поле Российской Федерации, в частности Федеральный закон № 184-ФЗ «О техническом регулировании» [1] и национальный стандарт ГОСТ Р 58771-2019 [2], закрепляет требования к обоснованию технических решений с учетом риска, что переводит задачу многокритериального выбора из разряда факультативных методических упражнений в разряд нормативно значимых процедур.
Отдельного внимания заслуживает тот факт, что инженерная практика до сих пор не располагает универсальным алгоритмом, устраняющим субъективизм при выборе решения. Методы многокритериального анализа, развитые в работах О.И. Ларичева [5], В.В. Подиновского и В.Д. Ногина [6], позволяют структурировать процесс оценки, но не избавляют от необходимости привлекать экспертов и доверять их суждениям. Это противоречие – стремление к объективности процедуры и неизбежность субъективного элемента в ее содержании – составляет методологический нерв всей темы.
Целью работы является систематизация подходов к анализу неопределенности, субъективизма и многокритериальности как взаимосвязанных факторов, определяющих специфику выбора инженерных решений, а также оценка применимости существующих математических и инструментальных методов поддержки такого выбора.
Для достижения поставленной цели определены следующие задачи:
– раскрыть природу неопределенности в инженерном проектировании и систематизировать ее основные виды;
– установить роль субъективных факторов и экспертных оценок в процедурах выбора проектных альтернатив;
– рассмотреть методологию многокритериального анализа как инструмент структурирования выбора в условиях конфликтующих критериев;
– проанализировать математические модели учета риска при неполноте информации о проектируемом объекте;
– выявить характер противоречий между техническими и экономическими критериями оптимизации инженерных решений;
– охарактеризовать современные инструменты поддержки принятия решений, применяемые в инженерной деятельности.
Теоретической базой работы послужили труды по теории принятия решений (О.И. Ларичев [5], Н.С. Веремчук [4]), работы по методу анализа иерархий (Д.А. Шагеев [10, 11], Д.А. Шагеев и О.Г. Маркин [12], А.С. Нефедов и В.А. Шакиров [9], И.В. Дюмаева и А.В. Курочкин [7]), а также исследования по проблематике риска и неопределенности управленческих решений (В.Н. Лексин [8]) и работы в области цифровых технологий концептуального проектирования (А.В. Андрейчиков и О.Н. Андрейчикова [3]). Нормативную основу составили Федеральный закон № 184-ФЗ [1] и ГОСТ Р 58771-2019 [2].
Структура реферата отражает логику перехода от теоретического описания источников неопределенности к конкретным инструментам, применяемым инженерами-проектировщиками на практике: от классификации неопределенности и роли экспертных суждений – через методологию многокритериального анализа и математические модели риска – к противоречиям критериев оптимизации и обзору современных программных средств поддержки принятия решений.
- Природа и классификация неопределенности в инженерном проектировании
Проектировщик редко работает с полным набором данных об объекте. Прочностные характеристики материала известны с допуском, нагрузки на конструкцию оцениваются статистически, а срок службы оборудования закладывается с запасом именно потому, что реальное поведение системы в будущем предсказать с абсолютной точностью нельзя. Неопределенность в этом смысле не дефект проектной процедуры, а ее неотъемлемая характеристика: она возникает там, где решение принимается до того, как становятся известны все обстоятельства его реализации.
Полезно различать несколько видов неопределенности, которые действуют на разных стадиях инженерного цикла. Первый тип связан с неполнотой исходных данных об объекте – геологических условиях площадки, фактических свойствах партии материала, реальной загрузке сети. Второй тип порождается несовершенством моделей, которыми инженер описывает физические процессы: расчетная схема всегда упрощает реальность, и расхождение между моделью и натурой может достигать значимых величин. Третий тип – неопределенность внешней среды, то есть изменение нормативных требований, цен на ресурсы, климатических условий за период эксплуатации объекта. В.Н. Лексин отмечает, что отдельную категорию образует неопределенность, порожденная латентностью информации и наличием групп интересов, искажающих данные, которые ложатся в основу управленческого решения [8, с. 83]; применительно к инженерной практике это проявляется, когда проектировщик получает от заказчика или подрядчика сведения, прошедшие через фильтр ведомственных или коммерческих интересов.
Мо
…
