- •С.Г. Ярушин, А.Г. Схиртладзе
- •ПРЕДИСЛОВИЕ
- •ВВЕДЕНИЕ
- •Часть I.
- •ОБОРУДОВАНИЯ
- •ПРОЕКТИРОВАНИЯ НОВОЙ ТЕХНИКИ
- •2.2. Общие свойства объектов проектирования
- •2.2.1. Реализуемые функции и взаимодействие с внешней средой
- •2.2.2. Функциональная структура
- •2.3. Классификация оборудования
- •2.4. Оценка работы технической системы
- •Контрольные вопросы
- •3.2. Техническая функция (ТФ)
- •Характеристика и отличительные признаки операций Коллера Е
- •3.3. Функциональная структура (ФС)
- •3.4. Описание физического принципа действия
- •3.5. Описание физико-технических эффектов
- •3.6. Техническое решение
- •3.7. Проект
- •3.8. Объект
- •Контрольные вопросы
- •4.1. Критерии развития
- •4.2. Выбор критерия
- •4.3. Показатели качества
- •4.4. Недостатки технического объекта
- •Контрольные вопросы
- •III. Закон гомологических рядов
- •V. Закон прогрессивной эволюции техники
- •5.2. Тенденции технического развития
- •Контрольные вопросы
- •Этапы работ по созданию технического объекта и временные периоды прогнозирования
- •6.1. Метод экстраполяции
- •6.2. Метод экспертных оценок
- •6.3. Метод моделирования
- •6.4. Схема процесса прогнозирования
- •Контрольные вопросы
- •Контрольные вопросы
- •ОСНОВЫ ТЕОРИИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
- •9.1. Определение и виды потребности
- •9.2. Что такое проектирование?
- •9.2.1. Постановка задачи
- •9.2.2. Проектирование как искусство, наука и ремесло
- •9.3. Проектирование с позиции теории отображения
- •9.4. Проектирование и искусственный интеллект
- •9.5. Основные понятия и принципы методологии проектирования
- •9.6. Концепция проектирования
- •9.7. Процедурная модель проектирования
- •9.8. Индивидуальная и коллективная работа
- •Контрольные вопросы
- •10.1. Техническое задание
- •10.2. Техническое предложение
- •10.3. Эскизный проект
- •10.4. Технический проект
- •10.5. Этап разработки рабочей документации
- •Контрольные вопросы
- •11.1. Этапы творческого процесса
- •11.2. Препятствия творчеству
- •11.2.1. Препятствия личного порядка
- •11.2.2. Препятствия организационного порядка
- •Контрольные вопросы
- •12.1. Метод проб и ошибок
- •12.2. Метод адаптивного поиска
- •12.3. Метод случайного поиска
- •Контрольные вопросы
- •ИЗВЕСТНОГО ТЕХНИЧЕСКОГО ОБЪЕКТА
- •14.1. Предварительная постановка задачи
- •14.2. Уточненная постановка задачи
- •Контрольные вопросы
- •СИСТЕМОТЕХНИКИ
- •15.1. Сложность современных задач проектирования
- •15.3. Преодоление сложностей традиционного процесса
- •проектирования
- •15.4. Проектирование системы человек - машина
- •ТЕХНИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ
- •16.1. Всесторонняя экономия ресурсов
- •16.2. Порядок проведения ФСА
- •16.2.1. Подготовительный этап ФСА
- •16.2.3. Разработка улучшенных проектно-конструкторских решений
- •Пример оценки вариантов
- •16.2.4. Разработка и внедрение результатов ФСА
- •16.3. Дальнейшее развитие ФСА
- •Контрольные вопросы
- •ТЕХНИЧЕСКОГО ОБЪЕКТА
- •17.1. Использование возможностей подсознания
- •17.2. Метод прямой мозговой атаки
- •17.3. Метод обратной мозговой атаки
- •17.5. Синектика
- •Контрольные вопросы
- •18.1. Краткий обзор и классификация эвристических методов
- •18.2. Метод эвристических приемов
- •18.2.1. Количественные изменения
- •18.2.2. Преобразование формы
- •18.2.3. Преобразование структуры
- •18.2.4. Преобразования в пространстве
- •18.2.5. Преобразования во времени
- •18.2.6. Преобразование движения и силы
- •18.2.7. Преобразование материала и вещества
- •18.2.8. Приемы дифференциации
- •18.2.9. Использование профилактических мер
- •18.2.10. Использование резервов
- •18.2.12. Повышение технологичности
- •18.3. Обобщенный эвристический метод
- •19.1. Операции обработки информации
- •19.2. Метафорическое описание и анализ проблемной ситуации
- •Контрольные вопросы
- •МЕТОДОВ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
- •20.1. Проектант как «черный ящик»
- •20.2. Проектант как «прозрачный ящик»
- •20.3. Проектант как самоорганизующаяся система
- •20.4. Критерии управления проектными работами
- •Контрольные вопросы
- •АНАЛИЗ И СИНТЕЗ ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ
- •21.1. Морфологическая комбинаторика
- •21.3. Составление морфологических таблиц
- •21.4. Выбор наиболее эффективных технических решений
- •Комбинация из двух элементов
- •21.5. Пример решения задачи
- •22.1. Матрица взаимодействий
- •22.2. Сеть взаимодействий
- •22.5. Проектирование новых функций
- •Контрольные вопросы
- •23.1. Контрольные перечни
- •23.2. Ранжирование и взвешивание
- •23.2.1. Выбор соответствующей шкалы измерения
- •Контрольные вопросы
- •24.1. Сбор и анализ данных
- •Типовой метод накопления данных
- •24.2. Свертывание данных
- •24.3. Накопление и свертывание
- •24.4. Последовательность действий
- •Критерии методов накопления и свертывания данных
- •Контрольные вопросы
- •ПО ФУНДАМЕНТАЛЬНОМУ МЕТОДУ ПРОЕКТИРОВАНИЯ МЭТЧЕТТА
- •Контрольные вопросы
- •26.1. Критерии управления проектными работами
- •26.2. Стратегии проектирования
- •26.3. Как выбрать метод проектирования
- •Схема «Дано - требуется»
- •Часть III
- •КОМПЬЮТЕРИЗАЦИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
- •ПРОЕКТИРОВАНИЯ
- •Описание синтезированного с помощью ЭВМ известного ФПД датчика тока
- •28.2. Количественный синтез физических принципов
- •действия
- •Физическая сущность эффекта
- •Примеры описания ФЭ
- •29.1. Использование многоуровневых морфологических таблиц
- •29.3. Составление списка требований
- •29.4. Разработка модели оценки технических решений
- •29.5. Алгоритмы поиска решения на И - ИЛИ-дереве
- •Ограничения по типам свертки
- •29.6. Порядок решения задач
- •СЛОВАРЬ ТЕРМИНОВ
- •СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
- •ОГЛАВЛЕНИЕ
Рис. 5.5. О бобщ енная функциональная ст рукт ура обрабат ы ваю щ их м аш ин:
1 пот ок вещ ест ва; ^ пот ок энергии;
—пот ок управляю щ их сигналов и воздейст вий
5.2. Тенденции технического развития
Для определения тенденций развития техники следует исходить из того, какие цели стремится достичь общество. Философия и социология, которые занимаются изучением проблем развития общества, обычно абст рактны для людей, связанных с созданием техники. Однако в настоящее время ответственность инженеров за развитие общества подобна ответст венности врачей за здоровье людей, так что решение общественных про блем нельзя больше предоставлять только политикам, философам и со циологам. Существует ряд неоспоримых целей общества, очевидных большинству людей. Не рассматривая вопрос о приоритетности этих це лей, приведем наиболее значительные из них:
а) исключение голода; б) исключение войн;
в) избавление от болезней и увеличение продолжительности актив ной жизни людей;
г) борьба с преступностью; д) повышение благосостояния;
е) повышение уровня образования; ж) сокращение доли физического труда; з) сокращение рабочего времени.
Вопрос состоит в том, насколько эти целевые установки могут со действовать счастью и удовлетворенности людей. Мнения о том, какую роль в этом должна играть техника, разделились. Некоторые предлагают полностью отказаться от техники, другие выступают за ее бесконтрольное развитие. Независимо от высказываемых крайних мнений наука и техника будут развиваться. Важно, чтобы они развивались на благо людей. Для того чтобы люди могли правильно управлять развитием техники, необхо димо знать, в каком направлении оно должно происходить и каким обра зом оно должно регулироваться. Каждый инженер (разработчик, проек тант) должен понимать значение своей деятельности и всегда сопостав лять свою задачу с интересами общества.
Тенденции развития техники часто формулируются на уровне опреде ленных свойств технических объектов. Признанными тенденциями разви тия являются снижение материало- и энергоемкости изготовления ТО, ме ханизация, автоматизация, электрификация, компьютеризация, использова ние новых принципов работы и прогрессивных способов производства.
Механизацию можно определить как передачу функций действия от человека машине. Аналогично этому автоматизация - это передача функ ций управления и контроля от человека машине. Электрификация, химиза ция и другие направления означают расширение использования электриче ских, химических и иных явлений для решения технических задач. Анализ этих тенденций показывает, что они непосредственно влияют только на снижение доли физического труда; связь с другими целями общества про является косвенно.
Связь тенденций развития техники с целями общества станет яснее, если обозначить важнейшие отрасли техники, которые определяют технический уровень развития:
а) информатика, электроника и вычислительная техника; б) ракетно-космическая техника; в) атомная энергетика; г) транспорт и связь;
д) охрана окружающей среды;
е) медицинская техника; ж) исследования морей и океанов.
Достижения в этих областях должны повышать благосостояние и охранять здоровье людей, удовлетворять их потребности и делать жизнь более полной. Прогресс техники осуществляется в результате развития свойств технических систем.
Контрольные вопросы
1.Объясните, что такое прогнозирование?
2.Что относят к законам и закономерностям строения технических объектов?
3.Что относят к законам и закономерностям развития техники?
4.Охарактеризуйте закон корреляции параметров однородного ряда техни ческих объектов.
5.Опишите законы симметрии технических объектов.
6.Опишите закон гомологических рядов.
7.Изложите суть закона расширения множества потребностей-функций.
8.Охарактеризуйте закон прогрессивной эволюции техники.
9.В чем состоит суть закона соответствия между функцией и структурой?
10.Назовите характерные особенности функционального строения об рабатывающих (технологических) машин.
И. Перечислите тенденции техническогоразвития технических объектов.
6. Прогнозирование в области создания
НОВЫХ ТЕХНИЧЕСКИХОБЪЕКТОВ
Прогнозирование в области создания новых технических объектов или новых конструкций существующих технических объектов приобретает все большую значимость и охватывает широкий круг научных и технических направлений. Значение прогнозирования повышается тогда, когда имеет ме сто относительно частое изменение требований, предъявляемых к ТО.
Одним из основных положений научного прогнозирования [12] яв ляется то, что утверждение о вероятности свершения события делают на основании анализа событий, которые уже свершились. В условиях огром ных потоков информации, имеющей как специальное, так и общетехниче ское направление недостаточно личного опыта проектировщика и тради ционных методов предвидения развития конструкций в будущем. В на стоящее время в связи с необходимостью научно обоснованного предви дения развития техники, технологии получения новых материалов и т.п. интенсивно развивается инженерное прогнозирование.
Под инженерным прогнозированием понимают научно обоснован ную информацию, отражающую в виде вероятностной категории потен циальные возможности развития техники. Вопросы экономики входят в содержание прогнозирования как составная часть. В то же время техниче ское прогнозирование создает базу для экономических прогнозов.
Эффективность инженерного прогнозирования перед началом проекти рования технических объектов весьма значительна, и расходы на его выполне ние вполне окупаются. Однако для этого необходимо преодолеть ряд сложно стей применения методов инженерного прогнозирования, связанных с необхо димостью соответствующей подготовки исходной информации.
Во-первых, зачастую недостаточен объем исходной информации и отсутствуют количественные данные, по которым можно оценить воз можные варианты технических решений. Во-вторых, необходимо учиты вать большое число параметров и связей между ними даже в относительно простом проекте, в связи с чем невозможно или весьма затруднительно дать обобщенную оценку техническому решению по разным критериям.