2. Основные понятия теории проектирования новой техники

В основе любой сформировавшейся дисциплины лежит набор определенных понятий. Они, как правило, связаны с понятием фундаментальных наук и между собой (например, понятие массы и ускорения, электрического заряда и напряженности поля, атома и электрона в физике и т.д.). Необходимо дать определение понятий в рамках обобщенных методов проектирования объектов приборостроения. При формировании основных понятий руководствуются следующими принципами:

- каждое понятие должно иметь отношение ко всем известным техническим объектам и методам проектирования;

- понятия должны описывать основные свойства объектов проектирования, конструирования и изучения;

- понятия должны определять измеримые свойства объектов, имеющие количественную характеристику;

- понятия должны использовать и учитывать сложившуюся в технических науках терминологию;

- число основных понятий должно быть минимальным.

Основное понятие в данной тематике – объект новой техники.

Под объектом новой техники принято понимать приборы, механизмы и оборудование, создаваемые впервые или взамен существующих, с новым принципом действия, превосходящее прежние по технико-экономическим показателям. Существует ряд свойств, которыми должен обладать объект:

- целостность и деление на элементы;

- наличие межэлементных связей;

- внутренняя организация;

- интегративные качества.

Последнее указывает на наличие особенностей, характеризующих систему в целом, а не отдельные ее элементы. Совокупность таких особенностей определяет функцию состояния всей системы Ф(t). Под воздействием внешней среды в таком объекте происходят процессы преобразования, например, массы, энергии, информации. Следует отметить также, что проектирование оборудования невозможно без одновременной разработки реализуемого на нем технологического процесса, или технологии.

Технология – это способ, метод, или программа преобразования вещества, энергии или информации из заданного начального состояния с помощью определенного оборудования. Можно сказать, что технология – это способ применения определенных технических средств.

Оборудование как материальный объект независимо от конкретного назначения реализует функции преобразования вещества, энергии или информации из заданного начального состояния А в требуемое С. При этом изменяются форма, структура, содержание элементов, а следовательно, и вся система в целом. Все промежуточные преобразования в техническом объекте диктуются принятыми условиями оптимальности процесса получения конечного продукта и выбором целесообразного вида передаваемого промежуточного продукта. Многообразие этих промежуточных преобразований определяется разновидностями вещества, энергии и информации, а также возможными способами технической реализации физических и химических процессов их преобразования. Например, способы передачи информации могут быть механическими (с помощью кинематических схем или контактов) или энергетическими (магнитным полем, световым лучом и т.д.).

Графическая функция преобразования Ф(t) в оборудовании представлена на рисунке 1.

А С

Рис. 1. Схема функции преобразования

Воздействия на устройство (объект), называемые входными, необходимы для его функционирования, т.е. для формирования выходных параметров, ради которых и создается устройство.

Отдельно необходимо выделить взаимосвязи технической системы с оператором – человеком, управляющим оборудованием. Индикаторы, чувствительные элементы, датчики и органы управления рассматриваются как промежуточные звенья между человеком и устройством. Конструктивно эти звенья могут быть либо разделены, либо слиты с устройством. Взаимосвязи между оператором и машиной – объект специального изучения, это одно из новых важных направлений – инженерная психология, рассматривающая комплекс проблем, связанных с приспособлением индикаторов и органов управления к органам чувств и двигательному аппарату человека.

Недостатки технического объекта

У любого технического объекта (ТО) в процессе изготовления и эксплуатации выявляются определенные недостатки. Из закона прогрессивной эволюции техники следует, что каждый используемый объект, обычно имеет некоторые недостатки, устранение которых обеспечивает получение новой улучшенной модификации технического объекта. К недостаткам относятся: неучтенные, неудовлетворенные или не выявленные требования, которые могут улучшить какой-либо показатель качества. В итоге для каждого используемого ТО формируется список недостатков, который служит основой для составления для составления списка требований при разработке и проектировании нового поколения ТО.

Анализ ошибок. При изготовлении и проверке опытных или производственных образцов почти всегда выявляются недостатки, которые подлежат устранению. Недостатков можно избежать при своевременном проведении основательных предварительных исследований – еще в процессе проектирования необходим тщательный анализ потенциальных ошибок. Он должен сопровождать весь период систематической разработки технического решения.

Анализ ошибок проводится также перед комбинированием, ведущим к физическому принципу действия. Элементы конструкции при этом исследуются с точки зрения их принципиальной приемлемости. Элементы решения следует рассматривать не по абсолютной ценности, а в их комбинации для данной определенной задачи. Анализ ошибок особенно полезен, когда при отыскании ошибочных или слабых мест в физическом принципе действия возникает необходимость улучшений, заключающихся в применении других известных конструктивных элементов или в поисках новых.

Анализ ошибок подразумевает следующие действия. Сначала нужно ознакомиться с возможностями возникновения ошибок; затем оценить эти возможности с различных точек зрения: их важности, степени влияния на предполагаемые мероприятия, на стоимость последних и т.д. При этом необходимо решить, насколько действие ошибки существенно и требуются ли контрмеры. Таким образом, всегда повторяется один и тот же ход действия:

Поиск – Опознание – Оценка – Преодоление

Ошибки могут проявляться по-разному. Полное их перечисление почти невозможно. В основном они классифицируются по двум отклонениям от нормы:

- количественные отклонения всегда связаны со степенью выполнения требований;

- качественные отклонения обнаруживаются в самом выполнении или каких-либо побочных эффектах.