- •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
4.3.Объединить известные порознь объекты (элементы) с размеще нием одного внутри другого по принципу «матрешки».
4.4.Заменить размещение по одной линии размещением по несколь ким линиям или по плоскостям. Инверсия приема.
4.5.Заменить размещение по плоскости размещением по нескольким плоскостям или в трехмерном пространстве; перейти от одноэтажной (одно слойной) компоновки к многоэтажной (многослойной). Инверсия приема.
4.6.Изменить направление действия рабочей силы или среды.
4.7.Перейти от контакта в точке к контакту по линии; от контакта по линии к контакту по поверхности; от контакта по поверхности к объемно му (пространственному). Инверсия приема.
4.8.Осуществить сопряжение по нескольким поверхностям.
4.9.Приблизить рабочие органы объекта к месту выполнения ими своих функций без передвижения самого объекта.
4.10.Заранее расставить объекты так, чтобы они могли вступить в действие с наиболее удобного места и без затрат времени на их доставку.
4.11.Перейти от последовательного соединения элементов к парал лельному или смешанному. Инверсия приема.
4.12.Разделить объект на части так, чтобы приблизить каждую из
них к тому месту, где она работает.
4.13.Разделить объект на две части - «объемную» и «необъемную»; вынести «объемную» часть за пределы, ограничивающие объем.
4.14.Вынести элементы, подверженные действию вредных факто
ров, за пределы их действия.
4.15.Перенести (поместить) объект или его элемент в другую среду, исключающую действие вредных факторов.
4.16.Выйти за традиционные пространственные ограничения или
габаритные размеры.
18.2.5.Преобразования во времени
5.1.Перенести выполнение действия на другое время. Выполнить требуемое действие до начала или после окончания работы.
5.2.Перейти от непрерывной подачи энергии (вещества) или непре рывного действия (процесса) к периодическому или импульсному. Инвер
сия приема.
5.3.Перейти от стационарного во времени режима к изменяющемуся.
5.4.Исключить бесполезные («вредные») интервалы времени. Ис пользовать паузу между импульсами (периодическими действиями) для осуществления другого действия.
5.5.По принципу непрерывного полезного действия осуществлять работу объекта непрерывно, без холостых ходов. Все элементы объекта должны все время работать с полной нагрузкой.
5.6.Изменить последовательность выполнения операций.
5.7.Перейти от последовательного осуществления операций к па раллельному (одновременному). Инверсия приема.
5.8.Совместить технологические процессы или операции. Объеди нить однородные или смежные операции. Инверсия приема.
18.2.6.Преобразование движения и силы
6.1.Изменить направление вращения.
6.2.Заменить поступательное (прямолинейное) или возвратно поступательное движение вращательным. Инверсия приема.
6.3.Устранить или сократить холостые, обратные и промежуточные ходы и движения.
6.4.Существенно изменить направление движения, в том числе на противоположное.
6.5.Заменить традиционную сложную траекторию движения прямой или окружностью. Инверсия приема.
6.6. Заменить изгиб растяжением или сжатием. Заменить сжатие рас тяжением.
6.7. Разделить объект на две части - «тяжелую» и «легкую», пере двигать только «легкую» часть.
6.8. Изменить условия работы так, чтобы не приходилось поднимать или опускать обрабатываемый объект.
6.9. Заменить трение скольжения трением качения. Инверсия приема. 6.10. Перейти от неподвижного физического поля к движущемуся.
Инверсия приема.
6.11. Разделить объект на части, способные перемещаться относи тельно друг друга. Сделать движущиеся элементы неподвижными, а не подвижные движущимися.
6.12.Изменить условия работы так, чтобы опасные или «вредные» моменты осуществлялись на большой скорости. Инверсия приема.
6.13.Использовать магнитные силы.
6.14.Компенсировать действие массы объекта соединением его с объектом, обладающим подъемной силой.
18.2.7.Преобразование материала и вещества
7.1.Рассматриваемый элемент и взаимодействующие с ним элемен ты сделать из одного и того же материала или близкого ему по свойствам. Инверсия приема.
7.2.Выполнить элемент или его поверхность из пористого материа ла. Заполнить поры каким-либо веществом.
7.3.Разделить объект (элемент) на части так, чтобы каждая из них могла быть изготовлена из наиболее подходящего материала.
7.4.Убрать лишний материал, не несущий функциональной нагрузки.
7.5.Изменить поверхностные свойства объекта (элемента); упрочить поверхность объекта; нейтрализовать свойства материала на поверхности объекта.
7.6.Заменить жесткую часть элементами из материала, допускающе го изменение формы при эксплуатации; вместо жестких объемных конст рукций использовать гибкие оболочки и пленки. Инверсия приема.
7.7.Изменить физические свойства материала, например, изменить агрегатное состояние.
7.8.Заменить некоторые объекты среды на объекты с другими физи
ко-механическими и химическими свойствами.
7.9.Использовать другой материал (более дешевый, новейший и т.д.).
7.10.Использовать детали из материала с последующим отвердением.
7.11.Отделить вредные или нежелательные примеси от вещества.
7.12.Заменить традиционную окружающую среду. Рассмотреть воз можность использования вакуума, инертной, водной, космической или ка
кой-либо другой среды.
7.13. Заменить объекты их оптическими копиями (изображениями); ис пользовать изменение масштаба изображения. Перейти от видимых оптиче ских копий к инфракрасным, ультрафиолетовым и другим изображениям.
7.14.Дорогостоящий долговечный элемент заменить дешевым, не долговечным.
7.15.Заменить разнородные по материалу и форме элементы одним унифицированным или стандартным элементом.
7.16.Выполнить элементы из материалов с различающимися харак теристиками, дающими нужный эффект (например, с разным термическим расширением).
7.17.Вместо твердых частей использовать жидкие или газообразные (надувные, гидронаполняемые, воздушные, гидростатические, гидрореак тивные). Инверсия приема.
7.18.Выбрать материалы, обеспечивающие снижение отходов при изготовлении деталей. Например, перейти от применения деталей, изго товляемых обработкой резанием, к деталям из пластмассы (изготовляемых формовкой) или металлокерамики.
7.19.Перейти к безотходным технологиям, например, получить от ходы материалов в более ценном виде, позволяющем использовать их для изготовления других деталей.
7.20.Осуществить упрочнение материалов механической, термиче ской, термохимической, электрофизической, электрохимической, лазер ной и другой обработкой.
7.21.Использовать материалы с более высокими удельными прочно стными, электрическими, теплофизическими и другими характеристиками.
7.22.Использовать армированные, композиционные, пористые и другие новые перспективные материалы.
7.23.Использовать материал с изменяемыми во времени характери стиками (жесткостью, прозрачностью и т.д.).
18.2.8.Приемы дифференциации
8.1.Разделить движущийся поток (вещества, энергии, информации) на два или несколько.
8.2.Разделить сыпучий, жидкий или газообразный объект на части.
8.3.Сделать элемент съемным, легко отделяемым.
8.4.Дифференцировать привод и другие источники энергии; прибли зить их к исполнительным органам и рабочим зонам.
8.5.Сделать автономным управление и привод каждому элементу.