Kasu:
- Võimalus kiirendada kompromissiuuringuid missiooninõuetest kuni õhusõidukite/kosmosesõidukite kontseptuaalse suuruse määramiseni tehisintellekti toega
- Võimalus teostada nõuete kirjutamist, jälgitavust ja järjepidevuse kontrolli konfigureeritud viipadega
- Võimalus kõrvaldada ebamõistlikud väljundid, ristvalideerides tehisintellekti soovitatud disainipunkte füüsikapõhiste käsitsi arvutustega
Lennuk või kosmoselaev sünnib nõuete loetelust, mitte joonestuslaualt. Lause "Kanna nii palju koormust sellesse vahemikku, sellel kiirusel, selle hinnaga" on disaini seeme, mis kestab aastaid. Kontseptuaalne disain (kõige varasem projekteerimisetapp, mille käigus määratakse esmalt kindlaks sõiduki ligikaudne suurus, kaal ja konfiguratsioon) on protsess, mille käigus saadakse sellest seemnest esialgne kuju. Siin tehtud otsused on odavad, kuid nende mõju on kõige kallim: üks vale kontseptuaalne valik võib visata minema miljoneid dollareid detailplaneeringut.
Selles üksuses kasutame tehisintellekti (AI) kontseptuaalse disaini kolme koormuse leevendamiseks: ebamääraste ülesannete taotluste muutmine mõõdetavateks nõueteks, nõuete jälgitavuse ja järjepidevuse säilitamine ning konkureerivate disainivõimaluste vahelise kompromissi analüüsi kiirendamine. Kuid paneme algusest peale kriitilise põhimõtte: iga suurus ja iga kaaluhinnang, mida AI soovitab, on tingimata ristkinnitatud füüsikapõhise käsitsi arvutusega. AI on ajurünnaku ja raamatupidamise partner; ei oma suuruse otsust.
Mõisted: Nõue: Üks kontrollitav väide, millele tööriist peab vastama. Jälgitavus: salvestusahel selle kohta, kust iga nõue pärineb ja millise disaini/testiga see täideti. Kaubandusruum: muudetavate kujundusmuutujatega loodud valikute kogum. MTOW: maksimaalne stardimass (maksimaalne stardimass), suurim mass, mille sõiduk suudab õhku tõusta.
Ülesande vajadusest nõudeni: samm-sammult
Heal nõudel on kolm omadust: ainsus (ütleb üht), mõõdetav (sisaldab arvu ja ühikut) ja kontrollitav (seda kontrollida on ilmne). "Lennuk peab olema kiire" ei ole nõue; "Õhusõiduk peab saavutama 250 kt kaliibriga õhukiiruse (KCAS) merepinnal" on nõue.
Esimene samm on sidusrühmade taotluste kogumine ja nendest tehisintellektiga nõuete kavandi koostamine. Teine samm on muuta iga nõue mõõdetavaks: asendada iga ebamäärane omadussõna ("kerge", "vastupidav", "tõhus") mõõdiku ja lävega. Kolmas samm on otsida vastuolusid nõuete vahel: ulatus ja kandevõime konkureerivad sageli omavahel, tehisintellekt toob need vastuolud kiiresti pinnale. Neljas samm on jälgitavusmaatriksi loomine: tabelite koostamine, milline tipptaseme ülesande eesmärk millise alamnõudeni viib.
Kontseptuaalse mõõtmete osas saab AI meelde tuletada teadaolevaid tehnilisi seoseid (kaaluosa, tõukejõu ja kaalu suhe, tiivakoormus) ja luua esialgse arvutuste ahela. Näiteks reisilennuki puhul saab kütuse kaaluosa hinnata Breguet’ vahemiku võrrandiga ja tühimassi osa saab hinnata statistiliste seostega. Kuid selle ahela iga lüli kinnitatakse käsitsi arvutamisega.
Näpunäide: nõuete kirjutamisel andke tehisintellektile selgesõnaliselt ülesanne "asendage iga mitmetähenduslik omadussõna mõõdiku, ühiku ja kinnitusmeetodiga". Mudel töötab palju distsiplineeritumalt, kui ütlete "muutke mõõdetavaks" kontrollimatud väited nagu "kasutajasõbralik".
Kompromissianalüüsi konfigureerimine
Kompromissianalüüsi keskmes on mitme kandidaatkonfiguratsiooni kõrvutamine ühiste kriteeriumidega. Klassikaline tööriist on kaalutud otsustusmaatriks: kriteeriumidele omistatakse tähtsus, igale kandidaadile antakse iga kriteeriumi hind ja võetakse kaalutud summa. Tehisintellekt koostab selle maatriksi kiiresti, kuid olge ettevaatlik kahe lõksu eest: kaalud on subjektiivne tehisintellekt (mitte jäetud tehisintellektile) ja hinded peavad põhinema füüsilisel põhjendusel (mitte väljamõeldud).
Kriteerium (kaal)
Konfig. V: Kõrge tiib
Konfig. B: Madal tiib
Konfig. C: Canard
Vahemik, km (0,30)
1200
1350
1250
Tühimass, kg (0,25)
640
610
690
Tootmismaksumus (0,20)
keskmine
madal
kõrge
Stabiilsus (0,15)
kõrge
keskmine
keskmine
Hoolduslihtsus (0,10)
kõrge
keskmine
madal
Saate lasta tehisintellektil selle tabeli koostada; Kuid vahemiku ja kaalu numbrid peavad tulema sõltumatust esialgsest arvutusest, samuti peavad olema põhjendatud kvalitatiivsed hinded, näiteks "stabiilsus: kõrge". Tehisintellekti võimsus seisneb selles, et see tabeldab minutitega kümme erinevat konfiguratsiooni ja teostab sentimentanalüüsi (kuidas pingerida kaalu muutumisel muutub).
Nõrk viip / Tugev viip
Nõrk viip:
Projekteerin õppelennukit. Öelge mulle parim konfiguratsioon.
Võimas viip:
Roll: olete kontseptuaalne lennukidisaini konsultant. Kontekst: Esialgne kompromissuuring kaheistmelise trenažööriga lennuki kohta (väärtused on esinduslikud): sihtkaugus ~1000 km, reisikiirus ~55 m/s, kandevõime ~220 kg, madal tootmiskulude prioriteet. Ülesanne:1) Pakkuge välja 3 kandidaatkonfiguratsiooni (tiiva asend, mootori tüüp).2) Koostage tabel, milles võrreldakse iga kandidaati: ulatus, hinnanguline tühimass, tootmiskulu, stabiilsus.3) Kasutage oma numbriliste hinnangute jaoks kirjutage seos ja eeldus.Piiramine: märkige, millist statistilist seost kasutasite oma kaaluhinnangutes; kirjutamisüksus; Ärge langetage lõplikku otsust, esitage kandidaat. Kaalun ja teen lõpliku otsuse ise.
Kopeeritavad viipade mallid
Mall 1 – ülesande vajaduse teisendamine mõõdetavaks nõudeks:
Muutke järgmised sidusrühmade taotlused üksikuteks, mõõdetavateks ja kontrollitavateks nõueteks. Iga nõude jaoks: mõõdik, ühik, läviväärtus ja pakutud kontrollimeetod (analüüs/test/demonstratsioon). Tõlkige ebamäärased omadussõnad ("kerge", "kiire") konkreetseteks numbriteks; Kui on ebakindlust, küsige, millist teavet vajate. Taotlused: [loetelu siin]
Mall 2 – jälgitavusmaatriks ja konfliktide sõelumine:
Võtke see nõuete loend ja: (a) koostage jälgitavuse tabel, mis seob iga nõude kõrgetasemelise ülesande eesmärgiga; (b) märkima kõik vastuolulised või keerulised nõuded (nt ulatus vs. kasulik koormus); c) loetelu puuduvate või kontrollimatute nõuete kohta. Tulemuseks olgu tabel. Nõuded: [loend siin]
Mall 3 – kaalutud otsustusmaatriksi seadistus:
Koostage kaalutud otsustusmaatriksi raamistik järgmiste kandidaatkonfiguratsioonide jaoks. Looge kriteeriumiread ja kandidaatide veerud. Jäta kaalu veerg TÜHJA (ma sisestan kaalud). Selgitage eraldi märkuses igasse lahtrisse pandava skoori füüsiline põhjendus; Ära kirjuta väljamõeldud numbrit, märgi äraarvatud koht kui "arva". Kandidaadid: [...] Kriteeriumid: [...]
Mall 4 – kontseptuaalse mõõtmete ristkontroll:
Kontrollige sõltumatult järgmist suuruse määramise tulemust: MTOW, tiiva pindala, tõukejõud. (a) Arvutage tiivakoormus (W/S) ja võrrelge seda oma lennukiklassi tüüpilise lennukaugusega. (b) Arvutage tõukejõu ja kaalu suhe (T/W) ja võrrelge seda tüüpilise vahemikuga. (c) Hoiatage, kui väärtused on väljaspool tüüpilist vahemikku, ja osutage võimalikule veale. Kirjutage kõik ühikud selgesõnaliselt. Sisend: [MTOW, S, T väärtused]
Mini korpused
Juhtum 1 – vastuolulise vajaduse varajane avastamine. UAV projekti puhul soovivad huvirühmad nii "vähemalt 8 tundi eetriaega" kui ka "maksimaalselt 12 kg kogumassi". Kvantifitseerides need kaks nõuet ja arvutades välja energiaeelarve, näitab tehisintellekt, et 8-tunnine lend aku tüüpilise energiatihedusega (umbes 200 Wh/kg) vajaks ainuüksi 6–7 kg akut; See ei mahu koos kandevõime ja konstruktsiooniga 12 kg eelarvesse. Vastuolu arutatakse enne detailplaneeringu algust. Õppetund: nõuete numbriteks tõlkimine paljastab varjatud vastuolud varakult.
Juhtum 2 – tundlikkusanalüüs muudab otsust. Üks meeskond võrdleb kolme tiiva konfiguratsiooni; Seadistage algraskustega. B võidab (kaalutud skoor 0,82 vs 0,79). AI-lt küsitakse "mis juhtub, kui vähendan kulukaalu 0,20-lt 0,10-le"; selles stsenaariumivahemikus tuleb esiplaanile ja Config. A läheb juhtima (0,84 vs 0,80). Meeskond näeb, kui tundlik on otsus kuluprioriteedi osas, ja selgitab sidusrühmaga kaalud. Õppetund: oluline pole mitte üks skoor, vaid paremusjärjestuse stabiilsus.
Juhtum 3 – järjekorraviga kaalu hindamisel. Tehisintellekt annab kerge lennuki tühimassiks 95 kg seosest. Insener meenutab, et sarnase klassi kaheistmeliste lennukite tühimass jääb tüüpiliselt vahemikku 350-500 kg; 95 kg on füüsiliselt võimatu. Kontrollimisel on näha, et AI on suhtes valesti rakendanud koefitsienti ja see parandatakse. Õppetund: iga kaaluhinnangut võrreldakse suurusjärkude kaupa klassi teadaoleva vahemikuga.
Levinud vead
- Ebamäärase nõude aktsepteerimine. Nõuet, mis ei sisalda mõõdikuid ja ühikuid, ei saa kontrollida; "See peaks olema kerge" on soov, mitte nõue.
- Tehisintellekti abil saate valida kaalud. Kriteeriumide kaalud otsustusmaatriksis on subjektiivne projekteerimine ja sidusrühmade otsustusvõime; Kui see jäetakse tehisintellekti otsustada, jääb otsus tegemata.
- Punktide vastuvõtmine ilma põhjenduseta. Kui sellistel kvalitatiivsetel skooridel nagu "Stabiilsus: kõrge" pole füüsilist alust, muutub maatriks väljamõeldud oletuste loendiks.
- Ei kinnita kaalu/suuruse hinnangut. Statistilised korrelatsioonid on ligikaudsed hinnangud; Seda ei võeta detailkujundusse ilma klassivalikuga võrdlemata.
- Jättes jälgitavuse hilisemaks. Kui pole kirjas, kust nõue tuli, ei tea keegi, milliseid otsuseid muudatus edaspidi mõjutab.
Kokkuvõttes
Kontseptuaalne disain on etapp, kus tehakse kõige odavamad, kuid tõhusamad otsused. AI on siin võimas kiirendi, mis muudab ebamäärased taotlused mõõdetavateks nõueteks, otsib jälgitavust ja konflikte ning võrdleb mitut konfiguratsiooni kompromissitabelites. Kriteeriumide kaalud on aga inimlikud hinnangud, arvulisi ennustusi kontrollitakse füüsikapõhise käsitsi arvutamise ja klasside intervallidega, lõplik konfiguratsiooniotsus jääb insenerile. AI toodab kandidaate; ei otsusta.
Rakenduse ülesanne
Kirjutage oma valitud õhu- või kosmoselaeva jaoks kolm kõrgetasemelist missiooni eesmärki. AI abil teisendage need vähemalt kuueks mõõdetavaks nõudeks ja koostage jälgitavuse tabel. Seejärel loo kolme kandidaadikonfiguratsiooni jaoks kaalutud otsustusmaatriks; Määrake kaalud ise. Lõpuks kinnitage tehisintellekti antud kaalu/suuruse hinnang sõltumatu käsitsi arvutamise ja klassivahemikuga. Teatage vähemalt ühest nõuete paarist, kui leiate vastuolu.
kontrollnimekiri
- [ ] Muutsin iga nõude ainsuseks, mõõdetavaks ja kontrollitavaks.
- [ ] Asendasin mitmetähenduslikud omadussõnad meetrika, ühiku ja lävega.
- [ ] Koostasin jälgitavuse tabeli ja märkisin ära vastuolulised nõuded.
- [ ] Otsustusmaatriksi kaalud määrasin ise (mitte AI).
- [ ] Ma omistasin maatriksi hinded füüsilisele põhjendusele.
- [ ] Kontrollisin kaalu/suuruse hinnanguid klassivahede ja käsitsi arvutamisega.