Конструктивні параметри технічних систем

Конструктивні параметри визначають зовнішні, а разом з ними і економічні параметри ТС. У зв’язку із цим, структура, впливи, форма, розміри, марка матеріалів, з яких виготовлені елементи, їх точність та шорсткість поверхонь постійно змінюються таким чином, щоб забезпечити підвищення ефективності ТС.

Структура та впливи. Структура – це упорядкована множина елементів та впливів між ними. Не дивлячись на уніфікацію та стандартизацію, асортимент конструктивних елементів постійно зростає, а впливи між ними – ускладнюються. Основними тенденціями в конструюванні є спеціалізація функцій елементів ТС та агрегування - виділення окремих функцій. Останнім часом для підвищення гнучкості ТС - забезпечення можливості зміни в широких межах заданих впливів між елементами, в тому числі і просторових, при умові збереження або потрібної зміни виконуваної функції, - широко реалізується вже неодноразово згадуваний модульний принцип структури ТС.

Основною тенденцією щодо форми ТС, є її спрощення та уніфікація, оскільки раціональність конфігурації значною мірою визначає вартість ТС. Відмічена тенденція інколи суперечить естетичним концепціям, в зв’язку з чим, доводиться шукати компромісне рішення.

Компактність та мінімальна маса звичайно є бажаними конструктивними параметрами, якщо це не суперечить іншим вимогам. Поліпшення параметрів транспортування, економія матеріалів і виробничих площ – найбільш очевидні переваги, які реалізуються при мінімальних габаритах і масі ТС.

У зв’язку із появою нових перспективних матеріалів, можливості для удосконалення існуючих ТС і створення принципово нових високо ефективних зразків безперервно зростають. При цьому, як тенденції слід відмітити: розширення номенклатури металевих матеріалів; збільшення числа елементів ТС, виготовлених з неметалевих матеріалів; підвищення якісних параметрів матеріалів (так, міцність сталі підвищена з 300 Н/мм² до 700 – 800 Н/мм²); використання композитних матеріалів із заздалегідь заданими властивостями.

Точність обробки при виготовленні елементів ТС підвищується, а шорсткість оброблених поверхонь понижується завдяки застосуванню нових технологічних методів, високоточного обладнання та інструментів із кращими характеристиками.

 

11.3. Керування процесом технічного розвитку

Викладене вище дозволяє зробити висновок, що еволюція ТС є тривалим і дорогим процесом. Взаємозв’язки даного процесу у спрощеній формі наведені на рис. 11.7. Розвиток складних ТС значною мірою визначається удосконаленням їх складових елементів. Крім того, темпи еволюційного розвитку залежать від техніко-економічного рівня підприємства, країни в цілому, а також фактичної економічної ситуації. У зв’язку із цим, процес розвитку не повинен протікати стихійно, тим більше, що суспільство зацікавлено в його високих темпах та стабільності.

Під керуванням процесом розвитку ТС ми розуміємо організацію робіт в навчальних, науково-дослідних та дослідно-конструкторських установах з використанням прямих і посередніх механізмів та стимулів для досягнення найкращих технічних результатів. В принципі, проблема керування може бути розділена на дві основні частини: забезпечення правильної і своєчасної постановки задач досліджень та розробок; контроль за їх розв’язанням.

Вибір методів керування дослідженнями та розробками залежить від рівня, на якому воно здійснюється. Розглянемо спочатку методи, які застосовуються на рівні уряду. В більшості країн підхід до керування НДДКР однаковий; різниця полягає лише у деталях. Спочатку з’ясовуються потреби і можливості розвитку найважливіших галузей економіки, таких, як промисловість, сільське господарство, охорона здоров’я, оборона, будівництво, транспорт і інші, потім установлюється загальний напрямок політики розвитку і конкретизуються задачі. Керування здійснюється законодавчими, виконавчими і дорадчими урядовими органами. Часто поряд із названими органами існують самостійні міністерства і відомства, що координують розвиток науки і техніки. В країнах з плановим господарством такі міністерства і відомства відіграють важливу роль.

Технічна політики, яка включає постановку задач досліджень та розробок, визначення їх пріоритетності і вибір найбільш ефективних методів розв’язання, є найважливішим фактором технічного розвитку.

Ми вже відмічали два аспекти керування. Розв’язання першої частини проблеми - постановка задачі - повинна здійснюватись на основі довгострокових прогнозів розвитку. Це означає, що перед постановкою задачі необхідно розробити план робіт на найближчі 5 – 10 років. Проблематику керування важко викласти коротко, тому ми обмежимось лише деякими зауваженнями стосовно його методології.

Рішення, що приймаються в процесі керування, повинні опиратись на об’єктивні факти та достовірні закономірності. Жоден прогноз не може ґрунтуватись тільки на інтуїції. Додамо також, що збирання і обробка необхідної для прийняття рішення інформації є досить складною проблемою, особливо у зв’язку із задачами перспективного планування. Для її вирішення доцільно застосовувати математичні методи і комп’ютерну техніку із великими можливостями для збереження значних обсягів даних та їх обробки. Це дозволяє детально аналізувати можливі варіанти рішення і обирати найкраще з них більш обґрунтовано і об’єктивно.

При розв’язанні задач НДДКР бажано отримати оптимальний результат з мінімальними витратами часу і коштів. Не завжди все доцільно розробляти самостійно, - інколи проблема може бути вирішена більш ефективно шляхом придбання конструкторської документації або ліцензії.

Таким чином, керування технічним розвитком – це, з одної сторони, планування, при якому визначаються тенденції розвитку, намічається мета і формулюються задачі, а з іншої сторони – це координація і контроль досліджень та розробок з метою підвищення їх ефективності.

 

11.4. Мотивація досліджень та розробок

Для ефективного розвитку ТС недостатньо відповідних технічних і економічних можливостей, необхідна також наявність стимулів, що діють як рушійна сила розвитку.

Без зацікавленості в результаті не може бути розв’язана жодна із задач. Можна сказати також, що тільки у випадку забезпечення гармонійної комбінації трьох факторів – достатніх технічного рівня, економічних можливостей і зацікавленості – приводиться в рух механізм досліджень та розробок. Тільки переконлива мотивація впливає на техніко-економічну ситуацію, і навпаки – значний техніко-економічний потенціал полегшує мотивацію НДДКР.

Переконливу мотивацію створює, наприклад, економічне і технічне змагання. Так були винайдені парова машина, двигун внутрішнього згоряння, радіо, електрична лампа, реактивний двигун, комп’ютер, атомний реактор. Важливо лише, щоб таке змагання мало на меті благо людей.

12. Спеціальні теорії технічних систем

При розгляді видів ТТС (див. розд. 1) з точки зору їх застосування було введене розділення на загальну та спеціальні теорії. До сих пір розглядалась загальна ТТС.

Спеціальні ТТС мають справу з окремими категоріями систем. Вони можуть розроблятись за класифікаціями наведеними у розд. 6.

Звичайно інженери і наукові робітники спеціалізуються з ТС певних типів, класів або видів (наприклад, фахівці з гідравлічних приводів, двигунів внутрішнього згоряння, газових турбін, компресорів і т.д.).

Аналогічно, ознаки розглянуті у розд. 6 можуть служити і для класифікації спеціальних ТТС, наприклад, за ієрархічним підпорядкуванням: теорія гідромашин → теорія гідродвигунів → теорія гідронасосів → теорія об’ємних гідронасосів і т.д. Подібних прикладів можна навести багато.

В задачі спеціальної ТТС входять отримання і систематизація знань, щодо ТС відповідного типу або виду, а також побудова на їх основі теорій і методів розрахунку.

Виявлення взаємозв’язків між загальною та спеціальними ТТС дозволяє створити логічну та упорядковану єдину структуру науково-технічних знань. Корисність такої структури очевидна.

Спеціальні ТТС повинні охоплювати такий комплекс питань:

- дослідження СП, аналіз її елементів (впливи, об’єкти впливів, ТП, ТО);

- структури ТС певних категорій, в тому числі ФС, ПС, КС, їх варіанти і модифікації;

- принципи дії, які використовуються і можуть знайти застосування;

- типові головні елементи (виконавчі органи) та їх впливи;

- основні параметри ТС, методи їх контролю, оцінювання та порівняння ТС;

- вивчення закономірностей створення і використання ТС певної категорії;

- узагальнення досвіду і виявлення тенденцій розвиткуТС.

Спеціальні ТТС, що включають розгляд всіх наведених вище питань можуть відрізнятись від відповідних спеціальних інженерних теорій, не дивлячись на те, що основуються вони на тій же самій вихідній інформації.

При побудові спеціальних ТТС і систематизації спеціальних знань слід передбачувати можливості їх практичного використання на базі комп’ютерної техніки, що забезпечить подальший прогрес у відповідній області.

Література

1. Артоболевский И.И. Теория механизмов и машин. – М.: Наука, 1988. – 640 с.

2. Gosling W. The Design of Engineering Systems, London, Heywood, 1962.

3. Roth K., Systematik der Maschinen und ihrer Elemente, feinwerktechnik, Nr.11, 1970.

4. Hubka V., Theorie der Maschinensysteme, Berlin, Springer, 1974.

5. Hansen F., Konstruktionswissenschaft, Munchen, Hauser, 1974.

6. Ropohl G., Ansatze zu einer allgemeinen Systematik technischer Systeme, Schw. Maschinenmarkt, 76, No. 29, 1976.

7. Yoshikawa H., General Design Theory and CAD System, Tokyo, IFIP, 1980.

8. Мюллер И. Эвристические методы в инженерных разработках/ Пер. с нем. М.: Радио и связь, 1984. - 144 с.

9. Автоматизация поискового конструирования/ Под ред. А.И. Половинкина. М.: Радио и связь, 1981. - 344 с.

10. Джонс Дж. К. Методы проектирования. /Пер. с англ. 2-е изд. М.: Мир, 1986. – 326 с.

11. Буш Г.Я. Методы технического творчества. Рига: Лиесма, 1972. – 94 с.

12. Методы поиска новых технических решений/ Под ред. А.И. Половинкина. Йошкар-Ола: Маркнигоиздат, 1976. – 192 с.

13. Reuleaux F., Moll, Konsruktionslehre fur den Maschinenbau, Braunschweig, Viegweg, 1854.

14. Wegerbauer H. Die Technik des Konstruierens, Munchen, Oldenbourg, 1943.

15. Хубка В. Теория технических систем. Пер. с нем., М.: Мир, 1987. - 208 с.

16. Hubka V., Theorie der Konstruktionsprozesse, Berlin, Springer 1976.

17. Hubka V., Darstellen und Modellieren beim Konstruiren, Schw. Maschinenmarkt, Nr. 33, 35 u. 37, 1976.