Глава четвертая, дающая понятие о том, чем работа проектировщика отличается от деятельности пчелы

На помощь приходит ЭВМ. Книга, которую автор посвятил машине. Несколько добрых слов о программистах. Как сэкономили 66 трубосварочных станов?

Когда задумываешься об особенностях работы проектировщика, невольно вспоминаешь слова К. Маркса, который подчеркивал, что архитектор создает в уме образ будущего здания в отличие от пчелы, которая строит ячейку из воска, руководствуясь лишь инстинктом.

В самом начале своей целесообразной, а не инстинктивной трудовой деятельности люди, создав в уме образ, модель будущей постройки, приступили к ее строительству, Архитектор древности был, как правило, одновременно и строителем. Искусный каменщик, например, выкладывал печь безо всяких эскизов и чертежей.

Но постройку более сложную так не осуществишь. И прежде, чем к ней приступить, необходимо создать ее прообраз - модель в виде чертежей и расчетов. Необходимо создать проект. Проект - своеобразная форма информации. А в двадцатом веке человек научился перерабатывать информацию с помощью электронно-вычислительных машин. Чем же отличается проектирование с помощью ЭВМ от обычного и почему теперь нужно обращаться за помощью к этим "умным" машинам?

Даже в начале нынешнего века, проектируя цех, заботились только о том, чтобы он имел все необходимое для работы. Потом перешли к более высокому уровню проектирования - стали разрабатывать два-три варианта и выбирать лучший из них. Так поступают до сих пор во всех проектных институтах.

Но такой способ тоже нельзя назвать совершенным. Никто не может гарантировать, что один какой-то из взятых для сопоставления двух - трех вариантов является как раз самым выгодным, оптимальным, наилучшим. Значит нужно значительно увеличить число рассматриваемых вариантов.

Но если вы захотели просчитать не два - три варианта, а, скажем, двадцать, тут уж не обойтись без электронной машины. А она в свою очередь не может обойтись без своих верных слуг - математиков.

Работа программиста необычна и увлекательна: ведь он "общается", "беседует" с машиной. Поэтому он должен в совершенстве знать ее сильные и слабые стороны, обязан понимать ее "язык".

Работа программиста

Если вы откроете переведенную на русский язык книгу Д. Кнута "Искусство программирования для ЭВМ", вам прежде всего бросится в глаза оригинальное авторское посвящение:

"Эта серия книг с нежностью посвящается машине IBM650, некогда установленной в Кейсовском технологическом институте, в обществе которой я провел много приятных вечеров".

Столь сентиментальное отношение к вычислительной машине вызвано глубоким интересом к своей профессии, увлеченностью делом. Правда, иногда программист приходит в настоящую ярость от "тупости" электронного мозга. Зато и столь же велика радость, когда машина наконец-то "поняла" программиста и в мгновение ока выдала ответ. И нетрудно понять, когда человек такой профессии говорит о своей машине как об одушевленном существе: "она требует", "она капризничает", "она нас не поняла".

Кстати, сам процесс разговора машины с человеком очень интересен. Существует определенная система кодов и знаков. Например, и машина, и оператор знают, что звездочка является признаком начала разговора, а ромбик - признаком конца информации.

Наша задача - показать трудности первых контактов рядового инженера с обычной электронной машиной, трудности инженера, который раньше с ЭВМ "не сталкивался". В таком общении мелочей нет. Совместная работа человека и машины требует особого взаимопонимания. Не случайно в кибернетике уделяется большое внимание именно этому вопросу. Вот почему у программистов, так же как и у космонавтов, вызывают профессиональный интерес научно-фантастические произведения, где описываются попытки контакта нашего земного мозга с чужим, инопланетным.

Весьма поучителен и интересен опыт освоения ЭВМ в Укргипромезе. В 1972 году здесь установили электронно-вычислительную машину "Минск-32", а через пять лет еще одну - ЕС-1022.

Казалось бы, для проектного института, даже и столь крупного, достаточно было бы одной машины. Именно так и считало руководство, когда создавался отдел. На приобретенную сначала машину "Минск-32" смотрели как на всемогущее чудо техники. Но прошло всего несколько лет и в институте убедились, что это "чудо" не успевает выполнять все заказы проектировщиков.

Для выполнения работ по моделированию трубопрокатного производства "Минск-32" требует сотни часов машинного времени. Но, естественно, что проработать так долго безо всяких неполадок, без единого "сбоя" невозможно. А в случае "сбоя" удобнее начинать работу, как говорят математики, с независимого элемента решения задачи. На машине "Минск-32" это не всегда удавалось сделать и потому приходилось весь расчет после устранения неполадок начинать сначала.

Новая машина "ЕС-1022" ведет расчет гораздо быстрее. Есть у нее и другие преимущества. С ее появлением проектный институт получил возможность не только быстро считать, но и быстро программировать. Но тут возникли, как это часто бывает, новые проблемы - проблемы "роста". Это означало, что переход с одного машинного языка на другой потребовал от программиста более высокой квалификации. Чтобы глубже проникнуть в дебри информации и возможно полнее воспользоваться "чужим" языком, понадобился и более высокий уровень математического мышления, которым обладает далеко не всякий программист.

Но дело не только в программистах. Проектный институт сможет эффективно использовать свою электронно-вычислительную технику только в том случае, если не один-два человека, а весь коллектив проектировщиков будет обладать высоким уровнем математических знаний. А для этого нужно сломать определенный "психологический барьер" среди тех, кто до сих пор привык работать по старинке.

Процесс проектирования металлургических заводов с применением электронно-вычислительных машин настолько сложен, что к нему подключился даже Институт проблем управления Академии наук СССР. Он заключил с Укргипромезом договор о научно-техническом содружестве в целях совместной разработки экономико-математических методов проектирования.

Составление программы - всегда длительный процесс, постепенное приближение к истине. Опытный математик знает заранее, что впереди еще мучительная отладка программы. В свою очередь стоит только конструктору или технологу овладеть математическими методами проектирования, как и у него появляются дополнительные вопросы к математикам, он ставит такие задачи, которые раньше, при старых методах, могли бы показаться нереальными. И все начинается сначала - новые огорчения и новые радости.

Главное достоинство экономико-математических методов проектирования с применением ЭВМ состоит в том, что с их помощью удается найти действительно оптимальное техническое решение. При правильно выбранной методике его можно отыскать сразу, не прибегая к расчетам множества вариантов проекта.

В составе Укргипромеза существует, например, отдел автоматизации инженерно-технических расчетов и оптимизации проектных решений. Перед работниками этого отдела стоит задача - внедрить экономико-математические методы с использованием вычислительной техники не только в процесс проектирования, но и в управление проектным делом. Интересно, что в составе отдела уже давно организован и "дает продукцию" сектор, осуществляющий разработку алгоритмов и программ для расчета оптимальных проектных решений и для автоматизации конструкторских (графических) работ. Обеспечив оптимальные проектные решения, институт добивается при строительстве цехов значительной экономии капиталовложений, эксплуатационных затрат, снижения массы устанавливаемого оборудования.

В составе отдела дружно работают математики, операторы, специалисты по электронике и люди других "современных" профессий. Математик решает проектную задачу в виде формул или уравнений, составляет программу для решения этих уравнений на машине.

Высококвалифицированный проектировщик уже сам с помощью машины способен решать те задачи, которые по своему содержанию не выходят за пределы его математических знаний и навыков. А для решения более сложных задач приходится привлекать математика.

Характерный пример. Конструкторы производственного объединения "Электростальтяжмаш" сделали предварительную проработку состава оборудования нового цеха толстостенных труб с антикоррозионным покрытием для Харцызского трубного завода. Получилось 96 трубосварочных станов. Поскольку среди них были станы разной мощности и никак не удавалось поэтому обеспечить полную загрузку каждого из них, трубопрокатчики Укргипромеза выступили с инициативой решить задачу оптимизации оборудования на ЭВМ. По их данным опытный математик, главный специалист института А. И. Березовский составил необходимую вычислительную программу. И машина дала точный ответ: при заданном сортаменте и объеме производства нужно не 96 станов, а на 66 меньше - всего лишь 30!

Проектировщик, познавший вкус работы с электронной машиной, трудится еще более увлеченно. Машина как бы заставляет его глубже заглянуть в суть проблемы, более четко представить себе облик будущих цехов, заводов, более точно определить их экономичность.

Совместная работа человека и "электронного мозга" теперь облегчается благодаря новым, очень удобным устройствам. Конструктор может с помощью "светового карандаша" вводить чертеж прямо в машину и получать от нее ответ на экране дисплея. Это очень ускоряет работу. Наши проектировщики снабжены теперь и автоматическими графопостроителями, которые сами рисуют чертежи в соответствии с заданной программой. Машина становится надежным помощником и "коллегой" человека.