Приложение 7: Использование таблицы взвешенных задач

Зачем использовать таблицу взвешенных задач?

В процессе сборки соревновательного робота, проектировщик сталкивается с рядом сложных решений. Зачастую, существует несколько различных решений одной задачи, и выбор, как правило, не является простым. Каждая команда должна выбрать стратегию, которую она будет использовать в игре, а также способ реализации своим роботом этой стратегии. Помимо этого, существует большое количество более простых решений, которые также являются частью процесса проектирования робота. Охватить весь этот объем не просто! И еще сложнее убедить всех членов команды в правильности выбранного решения. Одним из инструментов принятия решений является таблица взвешенных решений (известная также как матрица решений).

Что такое таблица взвешенных задач?

Таблица взвешенных задач (WOT) используется в качестве средства сравнения нескольких альтернатив путем их расстановки в соответствии с приоритетами на базе перечня заданных критериев. Техника использования таблицы основана на предварительной расстановке всех критериев сравнения в соответствии с уровнем приоритетности с дальнейшей оценкой соответствия рассматриваемого варианта проекта каждому из этих критериев.

Использование таблицы взвешенных задач

Этап 1 - Перечень альтернатив

Одним из наиболее эффективных путей к пониманию принципа работы WOT является проработка проекта с использованием одной из таких таблиц. Вот пример одной из задач, с которой может столкнуться команда: проект захватного устройства, способного манипулировать мячом диаметром 0,25 метра.

Чтобы понять суть процесса проектирования, который команда будет использовать для решения задачи данного типа, необходимо обратиться к Блоку 1 «Введение в проектирование», раздел «Процесс проектирования». На определенном этапе процесса проектная группа занимается совместным поиском нескольких вариантов решения задачи в рамках фазы «ПРЕДСТАВИТЬ». Для целей этого примера, рассмотрим варианты «роликового захвата» «зажимного захвата» и «ковша». Для захвата мяча диаметром 0,25 метра может быть использован любое из этих захватных устройств. Таблица взвешенных задач может помочь проектировщику или команде определить варианты, наиболее подходящие для решения конкретной поставленной задачи.

Этап 2 - Определение перечня критериев для сравнения

Следующим этапом идет определение критериев, на основании которых будет производиться сравнение вариантов. В процессе поиска правильного решения, необходимо составить перечень всех наиболее важных критериев сравнения. Некоторые критерии являются общими и могут использоваться в большом количестве сравнительных оценок. Вот примеры некоторых общих критериев: Сложность (чем меньше, тем лучше), надежность (чем больше, тем лучше), эффективность (чем больше, тем лучше). Некоторые критерии обладают более выраженной спецификой. Для объектного манипулятора, описанного выше, в число специальных критериев входят: сила захвата, требуемая точность позиционирования, скорость захвата.

Чем больше времени команда уделит составлению критериев оценки, тем более точной будет WOT. Количество и качество критериев одинаково важны!

Этап 3 - Вид таблицы взвешенных задач

После определения критериев для сравнения, можно приступать к составлению WOT. Ниже представлен пример WOT для объектного манипулятора.

Этап 4 - Вес критериев сравнения

Это, пожалуй, наиболее важный этап в составлении WOT, а также наиболее сложный. На этом этапе проектировщик (или проектная группа) должны расставить критерии сравнения по приоритетам на базе их оцененной значимости. В некоторых случаях, рекомендуется установить максимальный суммарный предел веса. Это подтолкнет пользователей к принятию сложных решений относительно значимости каждого критерия. В примере ниже в качестве предела использовано значение 50. Без применения данного ограничения, проектная группа может завысить вес каждого из сравнительных критериев.

Из примера, приведенного выше, видно, что проектная группа присваивает более высокую оценку механизму, способному быстро захватить объект и надежно удерживать его, а не массе и сложности механизма.

Этап 5 - Сбор информации

Для эффективного сравнения различных проектных альтернатив, проектная группа должна собрать информацию о каждой из доступных альтернатив и определить степень ее соответствия критериям сравнения. В идеальной ситуации, команда ПОЛНОСТЬЮ проектирует и собирает каждую из альтернатив, после чего выбирает наиболее удачный вариант проекта. К сожалению, это не всегда возможно. Существует возможность оценки каждой альтернативы на этапе проектирования. Например, чтобы оценить каждый проект на основании критерия «сложности», можно создать грубый перечень материалов и оценить количество частей, используемых в проекте. Количество частей будет не значительно отличаться от идеального перечня, что даст проектировщику возможность для сравнения нескольких вариантов.

Как уже обсуждалось в Блоке 1, один из наиболее эффективных способов сбора информации о проектных характеристиках основывается на создании прототипа. Соберите прототип для каждого варианта проекта и испытайте его в работе. Хороший проектировщик использует уроки, полученные в ходе испытаний прототипов, для заполнения WOT.

Этап 6 - Оценка вариантов проекта

На этом этапе проектировщик или проектная группа должна оценить различные варианты проекта на основании критериев для сравнения. В примере, приведенном ниже, каждому варианту присвоена оценка в диапазоне от 1 до 10 (1 - наименьшая оценка, 10 - наивысшая). Иногда полезно одновременно рассмотреть все три варианта и дать им оценку на базе одного критерия, чтобы проектировщик смог наглядно увидеть разницу между ними.

В примере выше представлена одна из подобных оценочных таблиц. В данном случае, роликовые клещи и зажимные клещи обладают равной средней сложностью, тогда как ковш имеет очень простую конструкцию и, в связи с этим, получает более высокую оценку на базе критерия сложности. Это пример. Расстановка оценок объясняется тем, что клещи имеют больше подвижных частей, чем сам ковш. В части других критериев. все варианты рассматриваются аналогичным образом:

Этап 7 - Расчет взвешенных оценок

Сразу после расстановки оценок и определения значимости, взвешенная оценка может быть легко рассчитана. Каждая взвешенная оценка состоит из оценки варианта, умноженной на вес критерия сравнения. Например, роликовые клещи получили оценку пять согласно критерию сложности, самому этому критерию присвоена значимость 5. Это означает, что общая взвешенная оценка роликовых клещей равна 5 х 5 = 25:

Аналогичным методом выполняется расчет остальных взвешенных оценок:

Этап 8 - Выделение суммарной взвешенной оценки

Это последний этап, на котором выполняется суммирование взвешенных оценок с целью выделения суммарной взвешенной оценки для каждого варианта. Из следующего примера видно, что роликовые клещи признаны наиболее выигрышным проектом.

Анализ результатов

Зачастую взвешенная оценка не совпадает с мнением проектировщика в выборе наиболее удачного проекта. Это хорошо! Техника WOT позволяет произвести реальное сравнение возможностей без учета предпочтений проектировщика. В этом и заключается магия подхода WOT. Предварительное взвешивание каждого критерия для сравнения позволяет более беспристрастно подойти к вопросу анализа соответствия каждого варианта проекта задачам, поставленным проектировщиком. Результаты редко обманывают (только в том случае, если проектировщик был изначально пристрастен).

Поиск достоверных результатов

Если проектировщик уверен в том, какой из вариантов должен выиграть, он может попытаться подогнать некоторые оценки. Чтобы сделать метод WOT эффективным инструментом в процессе проектирования, очень важно, чтобы все члены проектной группы сохраняли беспристрастность, а также следовали процедуре реализации метода без составления предварительных договоренностей.

Одним из основных способов избежания подобного сценария является использование численных критериев. Численные критерии - это критерии, которые можно измерить и сравнить. Например, если проектная группа создала прототип для каждой из концепций, она может непосредственно сравнить количество силы, затрачиваемой каждым из них на удаление мяча из захвата. Задача может быть реализована путем количественного измерения силы захвата, что упростит процесс распределения оценок!

Варианты WOT

Этапы, представленные выше, дают представление об одном из путей использования WOT в процессе проектирования. WOT может также применяться и другими способами. Здесь нет правильных и ошибочных решений. В частности, оценки могут настраиваться множеством различных способов.

В примере использована шкала с крупными делениями и максимальным значением 50, тогда как в пределах диапазона от 1 до 10 значения могут распределяться по-другому. (Например, оценка может присваиваться в диапазоне от 1 до 10, а также в диапазоне от 1 до 3). Каждый проектировщик должен модифицировать процесс WOT для соответствия используемому диапазону значений.