Презентация на тему: Тема: Теоретические основы проектирования

Тема: Теоретические основы проектирования
Тема: Теоретические основы проектирования
Тема: Теоретические основы проектирования
Тема: Теоретические основы проектирования
Тема: Теоретические основы проектирования
Тема: Теоретические основы проектирования
Тема: Теоретические основы проектирования
Тема: Теоретические основы проектирования
Тема: Теоретические основы проектирования
Тема: Теоретические основы проектирования
Тема: Теоретические основы проектирования
Тема: Теоретические основы проектирования
Тема: Теоретические основы проектирования
Тема: Теоретические основы проектирования
Тема: Теоретические основы проектирования
Тема: Теоретические основы проектирования
Тема: Теоретические основы проектирования
Тема: Теоретические основы проектирования
Тема: Теоретические основы проектирования
Тема: Теоретические основы проектирования
Тема: Теоретические основы проектирования
Тема: Теоретические основы проектирования
Тема: Теоретические основы проектирования
Тема: Теоретические основы проектирования
Тема: Теоретические основы проектирования
Тема: Теоретические основы проектирования
Тема: Теоретические основы проектирования
Тема: Теоретические основы проектирования
Тема: Теоретические основы проектирования
Тема: Теоретические основы проектирования
Тема: Теоретические основы проектирования
Тема: Теоретические основы проектирования
Тема: Теоретические основы проектирования
Тема: Теоретические основы проектирования
Тема: Теоретические основы проектирования
Тема: Теоретические основы проектирования
Тема: Теоретические основы проектирования
Тема: Теоретические основы проектирования
Тема: Теоретические основы проектирования
Тема: Теоретические основы проектирования
Тема: Теоретические основы проектирования
Тема: Теоретические основы проектирования
Тема: Теоретические основы проектирования
Тема: Теоретические основы проектирования
Тема: Теоретические основы проектирования
Тема: Теоретические основы проектирования
Тема: Теоретические основы проектирования
Тема: Теоретические основы проектирования
Тема: Теоретические основы проектирования
Тема: Теоретические основы проектирования
Тема: Теоретические основы проектирования
Тема: Теоретические основы проектирования
Тема: Теоретические основы проектирования
Тема: Теоретические основы проектирования
Тема: Теоретические основы проектирования
Тема: Теоретические основы проектирования
Тема: Теоретические основы проектирования
Тема: Теоретические основы проектирования
Тема: Теоретические основы проектирования
Тема: Теоретические основы проектирования
Тема: Теоретические основы проектирования
Тема: Теоретические основы проектирования
Тема: Теоретические основы проектирования
Тема: Теоретические основы проектирования
Тема: Теоретические основы проектирования
Тема: Теоретические основы проектирования
Тема: Теоретические основы проектирования
Тема: Теоретические основы проектирования
Тема: Теоретические основы проектирования
Тема: Теоретические основы проектирования
Тема: Теоретические основы проектирования
Тема: Теоретические основы проектирования
Тема: Теоретические основы проектирования
Тема: Теоретические основы проектирования
Тема: Теоретические основы проектирования
Тема: Теоретические основы проектирования
Тема: Теоретические основы проектирования
Тема: Теоретические основы проектирования
Тема: Теоретические основы проектирования
Тема: Теоретические основы проектирования
Тема: Теоретические основы проектирования
Тема: Теоретические основы проектирования
Тема: Теоретические основы проектирования
Тема: Теоретические основы проектирования
Тема: Теоретические основы проектирования
Тема: Теоретические основы проектирования
Тема: Теоретические основы проектирования
Тема: Теоретические основы проектирования
Тема: Теоретические основы проектирования
Тема: Теоретические основы проектирования
Тема: Теоретические основы проектирования
Тема: Теоретические основы проектирования
Тема: Теоретические основы проектирования
Тема: Теоретические основы проектирования
Тема: Теоретические основы проектирования
Тема: Теоретические основы проектирования
Тема: Теоретические основы проектирования
Тема: Теоретические основы проектирования
Тема: Теоретические основы проектирования
Тема: Теоретические основы проектирования
Тема: Теоретические основы проектирования
Тема: Теоретические основы проектирования
Тема: Теоретические основы проектирования
Тема: Теоретические основы проектирования
Тема: Теоретические основы проектирования
Тема: Теоретические основы проектирования
Тема: Теоретические основы проектирования
Тема: Теоретические основы проектирования
Тема: Теоретические основы проектирования
Тема: Теоретические основы проектирования
Тема: Теоретические основы проектирования
Тема: Теоретические основы проектирования
Тема: Теоретические основы проектирования
Тема: Теоретические основы проектирования
Тема: Теоретические основы проектирования
Тема: Теоретические основы проектирования
Тема: Теоретические основы проектирования
Тема: Теоретические основы проектирования
Тема: Теоретические основы проектирования
Тема: Теоретические основы проектирования
Тема: Теоретические основы проектирования
Тема: Теоретические основы проектирования
Тема: Теоретические основы проектирования
Тема: Теоретические основы проектирования
Тема: Теоретические основы проектирования
Тема: Теоретические основы проектирования
Тема: Теоретические основы проектирования
Тема: Теоретические основы проектирования
Тема: Теоретические основы проектирования
Тема: Теоретические основы проектирования
Тема: Теоретические основы проектирования
Тема: Теоретические основы проектирования
Тема: Теоретические основы проектирования
1/133
Средняя оценка: 4.6/5 (всего оценок: 63)
Код скопирован в буфер обмена
Скачать (2245 Кб)
1

Первый слайд презентации: Тема: Теоретические основы проектирования

1

Изображение слайда
2

Слайд 2

Искусственная среда созданная человеком 2 Человек с момента своего рождения попадает и живет в естественном мире природы, в мире общества людей и в искусственном мире вещей, созданных человеком. Искусственная среда вещей, так же как и природа, и общество, оказывает влияние на развитие человека и его становление как личности.

Изображение слайда
3

Слайд 3

Процесс проектирования и конструирования 3 Одной из главных черт современной эпохи является стремительное развитие науки и техники, вызывающий глубокий переворот во всех отраслях производства и оказывающий воздействие на все стороны жизни общества. Нашу жизнь уже невозможно представить без множества технических средств, к которым мы привыкли. Техника давно и прочно вошла в нашу жизнь. Все технические средства искусственного мира созданы человеком в результате его творческой деятельности. Создание зданий, мостов, машин, приборов, станков, измерительных средств, инструментов, сложных технических систем, предметов быта и т.п. осуществляется посредством особой творческой деятельности человека. Эта творческая деятельность и называется процессом проектирования и конструирования.

Изображение слайда
4

Слайд 4

Кустарное производство – 1-й традиционный метод проектирования 4 «Оконечностям осей телеги придается небольшой наклон наружу для предупреждения качания колес. Спицам также придается некоторый уклон, т.е. они располагаются по поверхности усеченного конуса, обращенного вершиною внутрь, так что при насадке колеса на наклонную ось нижние спицы, выдерживающие весь груз экипажа, всегда располагаются вертикально». [«Новый энциклопедический словарь» Брокгауза и Ефрона, т.22, стр. 163 ]. 1.Зачем колесам телеги придается развал? 2. Какой смысл в чашеобразности колес?” 3.Почему колесо без развала всегда выворачивается наружу, как зонтик на ветру? 4.Почему под грузом, если слишком тяжел, колесо телеги ломается всегда одним и тем же способом?

Изображение слайда
5

Слайд 5

Кустарное производство – 1-й традиционный метод проектирования № п/п Основные выводы о путях эволюции кустарных промыслов 1 Ремесленник – кустарь не вычерчивает эскиз своего изделия, а часто и не в состоянии удовлетворительно объяснить почему он принимает то или иное решение 2 Изменение формы кустарного изделия происходит в результате бесчисленных неудач и успехов в процессе многовекового поиска методом проб и ошибок 3 Эволюция кустарных промыслов может привести и к дисгармонии в решениях 4 Хранилищем всей важной информации, собранной в ходе эволюции промысла, является сама форма изделия, которая остается постоянной и изменяется только для исправления ошибок или при возникновении новых потребностей Два наиболее важных класса данных для современного проектирования – форма и ее логическое обоснование – не фиксируется в символической форме, поэтому их невозможно исследовать и изменить без грубого экспериментирования с самим изделием 4 5

Изображение слайда
6

Слайд 6

Основные преимущества чертежного способа проектирования изделий от кустарного производства 1. Стало возможным задавать размеры изделия до его изготовления, а это позволило разделить труд по изготовлению отдельных частей изделия между несколькими работниками. 2. В масштабном чертеже сводятся воедино отдельные части изделия, которые прежде хранились в форме заученных наизусть размеров, шаблонов и эмпирических правил. 3. Возникшее вместе с масштабными чертежами разделение труда дало возможность увеличить не только размеры изделий, но и темп их изготовления. 5 Чертежный способ – 2-й традиционный метод проектирования Недостаток. Разделение труда влечет за собой потерю качества, что заставляет нас и по сей день при виде кустарных изделии вспоминать "добрые старые времена".

Изображение слайда
7

Слайд 7

«целенаправленная деятельность по решению задач» (Арчер) «принятие решений в условиях неопределенности с тяжелыми последствиями в случае ошибки» (Азимов) «техническое конструирование — это использование научных принципов, технической информации и воображения для определения механической структуры машины или системы, предназначенной для выполнения заранее заданных функций с наибольшей экономичностью и эффективностью» (Фидцен) «приведение изделия в соответствие с обстановкой при максимальном учете всех требований» (Грегори ) «осуществление очень сложного акта интуиции» (Джонс); «творческая деятельность, которая вызывает к жизни нечто новое и полезное, чего ранее не существовало» (Риэуик) 1 3 Определения понятия технического проектирования и конструирования Инженерное проектирование – творческий процесс создания нового технического средства или системы, который кладет начало изменениям в искусственной среде. Техническое конструирование – разработка технического изделия (машины, узла и т.д.), наиболее полно отвечающего своему предназначению, дающего наибольший экономический эффект и обладающего наиболее высокими технико-экономическими и эксплуатационными показателями.

Изображение слайда
8

Слайд 8

11 Основные этапы проектирования Планирование Оценка и изменение концепции в соответствии с требованиями производства, сбыта, эксплуатации и ликвидации использованного изделия Этапы 1 2 3 4 ИНЖЕНЕРНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ И КОНСТРУИРОВАНИЕ Оценка осуществимости Отыскание комплекса поддающихся осуществлению концепций Эскизное проектирование Отбор и разработка оптимальной концепции Рабочее конструирование Инженерное описание конструкции

Изображение слайда
9

Слайд 9

Основные этапы и сферы управления в процессе создания нового изделия 1 2 Сфера управления Срок жизненного цикла изделия Э эксплуатация Сфера поставки (сбыт) Производство Испытания Конструирование Проектирование 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1н 5м 6м 7м Жизненный цикл изделия

Изображение слайда
10

Слайд 10

Решаемые задачи проектировщиком 1 5 Заказчики Постав-щики Изгото-вители Проектировщики - Служба сбыта Покупа-тели Потреби-тели Операто-ры ТС Общест-во - - - - - - ТЗ Предложения Требуемые результаты или указания заказчика : требования к материалам конструкции торговле сбыту характеристи-кам системе развитию Представление проектировщика о поведении заинтересованных лиц в будущем

Изображение слайда
11

Слайд 11

ВОПРОСЫ ОТНОСИТЕЛЬНО ПРОЕКТИРУЕМОГО ОБЪЕКТА 1 6 КТО ДАЕТ НА НИХ ОТВЕТ Понравится ли проект заказчику? В интересах ли заказчика вложить капитал в данный проект? Будет ли проект принят к осуществлению? Поставщики Оптимальным ли образом в проекте используются доступные материалы и комплектующие изделия? Можно ли достаточно экономично реализовать проект в рамках имеющихся ресурсов? Можно ли распространить изделие по существующим каналам? Каковы требования к внешнему виду, эксплуа-тационным характеристикам, надежности и пр. ? Заказчик и финансовые организации В какой мере объект будет согласован с другими изделиями или конкурировать с ними? Изготовители Работники сбыта В какой мере он изменит существующую ситуацию, создаст ли новые потребности, новые возможности и новые трудности? В какой мере его прямые и побочные эффекты приемлемы для всех, кого они касаются? Госучреждения и общественные группы Другие заказчики Потребители и торгующие организации Операторы БТС

Изображение слайда
12

Слайд 12

ВОПРОСЫ ОТНОСИТЕЛЬНО ПРОЕКТИРУЕМОГО ОБЪЕКТА 1 6 КТО ДАЕТ НА НИХ ОТВЕТ Понравится ли проект заказчику? В интересах ли заказчика вложить капитал в данный проект? Будет ли проект принят к осуществлению? Поставщики Оптимальным ли образом в проекте используются доступные материалы и комплектующие изделия? Можно ли достаточно экономично реализовать проект в рамках имеющихся ресурсов? Можно ли распространить изделие по существующим каналам? Каковы требования к внешнему виду, эксплуа-тационным характеристикам, надежности и пр. ? Заказчик и финансовые организации В какой мере объект будет согласован с другими изделиями или конкурировать с ними? Изготовители Работники сбыта В какой мере он изменит существующую ситуацию, создаст ли новые потребности, новые возможности и новые трудности? В какой мере его прямые и побочные эффекты приемлемы для всех, кого они касаются? Госучреждения и общественные группы Другие заказчики Потребители и торгующие организации Операторы БТС Необходимость новых методов 3 Прежде, чем познакомится с современными методами проектирования, следует внимательнее разобраться в причинах, которые заставляют отказаться от старых методов. При этом мы, может быть, сделаем вывод, что от некоторых аспектов традиционных приемов проектирования следует отказаться, другие же необходимо сохранить. Чтобы определить сильные и слабые стороны традиционных методов, попытаемся ответить на два принципиальных вопроса: 1. Как решаются сложные задачи при традиционном проектировании? 2. Почему сложность современных задач оказалась непосильной для традиционного процесса проектирования?

Изображение слайда
13

Слайд 13

1.1. Как решаются сложные задачи при традиционном проектировании? 4 Например, конструктор создает изделие, состоящее из десяти деталей, и каждую деталь можно выполнить десятью различными способами, то общее число вариантов конструкции равно десяти миллиардам (10 10 ), из которых он должен выбрать какой-то один. Если же он использует чертеж для выбора одного комплекса из десяти геометрически совместимых друг с другом деталей, его задача сводится лишь к десятикратному выбору среди десяти частных решений. Общее количество альтернативных вариантов сокращается с десяти миллиардов до сотни. Черчение в масштабе — главный инструмент традиционного конструктора и проектировщика — имеет своей целью значительное расширение "поля представлений" проектировщика по сравнению с ремесленником. Оно дает ему возможность изменять форму изделия в целом вместо того, чтобы, подобно ремесленнику, вносить в нее лишь мелкие коррективы. Таким образом, масштабный чертеж можно рассматривать как легко видоизменяемую модель взаимоотношений между деталями и узлами, из которых состоит изделие. Благодаря тому, что эта модель легко поддается пониманию и изменению и способна хранить временное решение для одной детали, пока прорабатывается другая, проектировщик получает возможность решать задачи столь невообразимой сложности, что их решение другими способами было бы невозможно.

Изображение слайда
14

Слайд 14

Когда чертеж становится бесполезным при решении задач проектирования? 5 Таким образом, мы видим, что масштабный чертеж резко сокращает затраты времени на выбор приемлемого варианта из огромного числа альтернатив. Это происходит потому, что чертеж позволяет разработчику игнорировать почти все поле поиска и сконцентрировать свое внимание на тех небольших его участках, где можно ожидать приемлемых решений. Когда же конструктор от внутренней увязки нового изделия переходит к его согласованию с внешними условиями, чертеж становится уже бесполезным, и разработчику приходится опираться в основном на свой опыт и воображение и — в меньшей степени — на расчет и испытание тех параметров, которые считаются наиболее важными для работы изделия. Слова "опираться на свой опыт и воображение" не так уж много говорят нам об этой загадочной — и, несомненно, важной — стороне проектирования, однако отметим следующие три важных факта: 1. Очень часто человек, стоящий на пороге оригинального решения, в течение длительного периода, как кажется, только впитывает информацию, сравнительно бесплодно работает над, казалось бы, тривиальными задачами, увлекается посторонними делами. Этот период известен как "вынашивание идеи". 2. Решение трудной задачи или возникновение оригинальной идеи зачастую происходит совершенно неожиданно ("озарение") и носит характер резкого изменения формулировки задач (смены "установки"). В результате такой трансформации сложная задача нередко становится простой. 3. Врагами оригинальности являются негибкость мышления и склонность принимать желаемое за действительное. Эти свойства проявляются в том, что человек ведет себя гораздо более "упорядоченно", чем того требует ситуация, или же неспособен заметить факторы внешней среды, которые воспрепятствуют осуществлению его идей.

Изображение слайда
15

Слайд 15

Когда чертеж становится бесполезным при решении задач проектирования? 6 При помощи чертежа, как средства проектирования, нельзя ответить на такие вопросы как : Какие должны быть характеристики изделия в условиях противодействия внешних изделий и систем? Оптимальным ли образом в проекте используются доступные материалы и комплектующие изделия? Можно ли достаточно экономично реализовать проект в рамках имеющихся ресурсов? Можно ли распространить изделие по существующим каналам? Каковы требования к внешнему виду, эксплуатационным характеристикам, надежности и пр.? В какой мере объект будет согласован с другими изделиями или конкурировать с ними? В какой мере он изменит существующую ситуацию, создаст ли новые потребности, новые возможности и новые трудности? В какой мере его прямые и побочные эффекты приемлемы для всех, кого они касаются?

Изображение слайда
16

Слайд 16

Из этих наблюдений о характере творческого мышления и из сделанных замечаний о роли чертежа мы можем прийти к выводу, что основной метод решения сложных задач заключается в их преобразовании в более простые. Этот процесс перекодирования или изменения структуры задачи основан на использовании некоторого образа (в нашем случае — чертежа или мысленной картины конструкции), который выдвигает на передний план наиболее важные стороны проекта. Основной метод решения сложных задач заключается в их преобразовании в более простые 7

Изображение слайда
17

Слайд 17

1.2. Почему сложность современных задач оказалась непосильной для традиционного процесса проектирования? 8 Пожалуй, самым явным признаком того, что нам нужны более совершенные методы проектирования и планирования, является наличие в промышленно развитых странах крупных неразрешенных проблем, возникших в связи с применением искусственно созданных предметов. Примерами могут служить транспортные заторы, проблема парковки автомобилей, несчастные случаи на дорогах, теснота в аэропортах, шум самолетов, проблемы развития больших городов и хронический дефицит таких социальных услуг, как медицинское обслуживание, народное образование, пресечение и раскрытие преступлений. Эти недостатки нельзя считать ошибкой природы или "бичом божьим" и пассивно мириться с ними — напротив, их можно рассматривать как результат человеческого неумения предвидеть ситуации, которые возникают в результате появления проектируемых человеком изделий. С таким выводом многие не согласятся, так как он возлагает слишком большую ответственность на проектировщиков и слишком малую на всех остальных людей. Но тогда давно пора каждому, на кого влияют ошибки и недостатки проектировщиков, принять участие в процессе проектирования. Если внимательно рассмотреть расширение процесса проектирования при включении в него помимо вопросов создания изделий также и задач проектирования систем (т. е. связей и отношений между изделиями), мы увидим, что при этом к иерархии предметов, относящихся к традиционной сфере деятельности проектировщика, добавляется еще одна ступень. Если же еще более расширить объем понятия "проектирование", включив в него политические и социальные аспекты поведения потребителей, связанные с отношениями между системами, обнаружится наличие еще одной ступени — уровня общественных групп, или "социальной сферы" (см. рис. на следующем слайде).

Изображение слайда
18

Слайд 18

Уровни решаемых современных проблем при проектировании зависит от связей характеристик проектируемого изделия с системами более высокого уровня иерархии 9

Изображение слайда
19

Слайд 19

Внешние осложнения современного проектирования по отношению к изделию 11 1. Перенос технических решений, т.е. планомерный поиск в отдаленных отраслях технологии таких изобретений и разработок, которые позволяют решить данную задачу проектирования. Пример: использование новейших достижений в области производства пластмасс позволило резко понизить стоимость и расширить сбыт домашней мебели. 2. Возможность возникновения побочных эффектов при использовании нового разрабатываемого изделия, которую необходимо прогнозировать на ранней стадии проектирования, когда еще можно с их учетом изменить конструкцию изделия и организацию системы. Пример: изучение общественного мнения на шум реактивных самолетов до принятия окончательного решения о создании сверхзвукового пассажирского лайнера. 3. Применение единых фирменных, национальных или международных стандартов для обеспечения совместимости изделий взаимодействующих систем. Примеры: межконтинентальные стандарты на цветное телевидение, электрические вилки и розетки, детали для крупноблочного строительства, требования к безопасности автомобилей и др. 4. Чувствительность к совпадениям, часто возникающая в тех случаях, когда один и тот же человек использует изделия, принадлежащие двум различным системам. Пример: конструкцию и технологию производства пластмассовых стульев пришлось изменить потому, что от мелких неровностей на поверхности стула распускались петли на капроновых чулках. 5. Невозможность устранения крупных несоответствий между изделиями без реорганизации всей системы отношений и коренного преобразования изделий, которое позволяло бы перераспределить функции. Пример: невозможность решения проблемы транспортных заторов, пока функции управления движением от жесткой системы дорожных знаков и действий самих водителей не будет передано автоматической системе управления.

Изображение слайда
20

Слайд 20

Внутренние осложнения современного проектирования свойственные изделию 12 1. Постоянный рост капиталовложений, необходимых для получения существенного экономического эффекта от новой конструкции. Пример: растущие расходы на технологическую подготовку производства нового самолета, нового автомобиля, системы управления дорожным движением, крупноблочного строительства. В результате стоимость ошибки проектировщика настолько возрастает, что каждый проект должен быть удачным с первого предъявления, а поиск методом проб и ошибок недопустим. 2. Трудность приложения сведений, заимствованных из посторонних источников, к имеющейся задаче проектирования без нарушения внутреннего равновесия между частями конструкции, которого удалось добиться на предыдущих стадиях проектирования. Пример: инженер-механик может предложить способ увеличения прочности формованной пластмассовой детали, не сознавая, что он при этом разрушает интуитивно найденное технологом тонкое соответствие между геометрией отливки и скоростью ее затвердевания. 3. Крайняя сложность определения рациональной последовательности принятия решений, когда поток новых потребностей, новых технологических процессов и новых идей непрерывно изменяет систему отношений между параметрами решения. Можно ли, например, установить определенную последовательность принятия решений и тем самым исключить излишние пересмотры проекта при проектировании лекционного зала, когда такой фактор, как рост многолюдности конференций, влияет на характер деятельности как лектора, так и аудитории?.

Изображение слайда
21

Слайд 21

Коллективное проектирование. Межличностные трудности проектирования 13 Нашим недоверием коллективу проектировщиков мы, по-видимому, отчасти обязаны таким мифотворцам, как Паркинсон, и таким его остротам, как "верблюд — это коллективно сконструированная лошадь". Вряд ли это соответствует действительности: существует множество сложных объектов, таких, как автомобили, больницы или ракетные системы, при проектировании которых принципиальные решения принимались коллективно и не могли быть приняты единолично. Межличностные трудности проектирования можно преодолеть, если найти способ объединения усилий бригады проектировщиков, и что эти трудности сильно возрастают, если необходимое изменение проекта идет вразрез с интересами тех, кто призван сотрудничать в этом деле. Для преодоления этой трудности каждому члену группы нужно выделить роль, соответствующую его компетентности. Затруднения, которые могут возникнуть, когда бригада проектировщиков, состоящая из представителей разных профессий с различными интересами, ищет решение задачи на уровне системы. Например, чтобы сократить время пребывания авиапассажиров в пути, возможно, не столько нужны более скоростные самолеты или более быстроходные средства транспорта для связи между городом и аэропортом, сколько преобразование и изменение систем регистрации билетов, таможенного досмотра и взвешивания багажа. Хорошо бы, если бы эти операции производились во время движения пассажиров. Такое решение потребовало бы радикального пересмотра конструктивных форм самолетов, автобусов для связи с аэропортами и самих аэропортов и повлекло бы за собой разработку систем с более высокой, чем сейчас, степенью автоматизации функций регистрации билетов, таможенного досмотра, обработки багажа. Для осуществления этой идеи все смежные организации — бюро путешествий, банки, изготовители чемоданов и сумок, таможенные власти, телефонные системы, таксомоторные парки — вынуждены были бы провести максимально возможную стандартизацию своей деятельности и оборудования. Авиапассажиры получили бы выгоду, сократив время нахождения в пути, но многочисленные организации, которым пришлось бы проводить столь значительную перестройку, вряд ли получили бы за нее какую-нибудь компенсацию.

Изображение слайда
22

Слайд 22

1. 3аказчики 14 В основе всех затруднений лежит тот факт, что заказчики, финансирующие разработку новых систем, чаще всего имеют слишком узко направленную материальную заинтересованность и обладают недостаточным влиянием на других операторов систем, с которыми им приходится сотрудничать. Чаще всего бригада проектировщиков получает краткое техническое задание, отражающее интересы заказчиков на данный момент. В ответ проектировщики могут выдвинуть встречные предложения, которые, как они справедливо считают, позволят существенно, а не только поверхностно повысить эксплуатационные характеристики системы. Если в этих встречных предложениях будут обрисованы принципиально новые виды изделий, необходимые для осуществления этих предложений, то заказчики едва ли сразу воспылают любовью к этому незнакомому им младенцу и вряд ли распознают в.нем важный элемент их собственного будущего. Такой холодный прием еще более вероятен, если возросшие размеры системы потребуют в будущем слияния финансирующей организации с другими фирмами.

Изображение слайда
23

Слайд 23

2. Бригада проектировщиков 15 Если бригада проектировщиков представляет собой работоспособную группу "людей организации", объединенных общими интересами своего предприятия, то ее членам могут оказаться по плечу самые глубокие преобразования, какие только можно осуществить в пределах данной организации. Если же для решения задачи необходимо изменить границы организации, группе придется учитывать новые интересы и включить в себя представителей новых специальностей, которые до сих пор в ней не работали и не имели времени ознакомиться с позицией и способностями каждого члена группы. Некоторые из них по своему опыту и знаниям, будут слишком тесно связаны с теми компонентами существующей системы, которые сдерживают прогресс, и может оказаться, что ни один из них не обнаружит достаточного понимания и опыта для того, чтобы быстро оценить возможности реализации всех или некоторых новых элементов, необходимых для совершенствования системы. Кроме того, проектировщики будут часто проходить мимо того факта, что элементы существующей системы, которые войдут в новую систему, будут работать в ней в изменившихся условиях, так что на сохранение их показателей и их надежность уже нельзя полагаться без новых, тщательно проведенных испытаний. Каждое предложение потребует длительной и дорогостоящей оценки, и, следовательно, будет утеряна способность быстрого продвижения вперед благодаря интуитивным догадкам, основывающимся на точных знаниях. В результате каждое радикально новое предложение либо будет приниматься без должного обоснования, либо постепенно сведется всего лишь к небольшой модификации существующего положения.

Изображение слайда
24

Слайд 24

3. Поставщики 16 Поставщики материалов и комплектующих изделий легко могут переоценить имеющиеся у них возможности удовлетворить требования, предъявляемые радикально новым изделием, и не заметить многочисленных препятствий, которые им придется преодолеть при детальном приспособлении своего производства к требованиям новой конструкции. Однако им зачастую может быть безразлична форма существующего изделия, их может интересовать лишь объем и регулярность заказов, которые они рассчитывают получить. Поэтому контакты с потенциальными поставщиками на ранних этапах разработки крупного проекта могут помочь преодолеть многие силы, оказывающие сопротивление всякому изменению существующего положения.

Изображение слайда
25

Слайд 25

4. Изготовители 17 Основная трудность здесь не в том, что изготовители (инженеры-технологи) противятся изменениям, а в том, что им не удается сколько-нибудь точно прогнозировать стоимость предлагаемых изменений в проекте до того, как будет разработана подробная технология, т. е. когда такие прогнозы в значительной мере уже потеряют свою ценность для бригады проектировщиков. Дело в том, что уже весьма незначительные изменения конструкции могут сильно повлиять на издержки производства изделия. На вопрос об осуществимости и стоимости определенного конструктивного решения, еще не воплощенного в рабочие чертежи, конструктор чаще всего получает от технолога один из следующих двух одинаково бесполезных ответов: "совершенно нетехнологично" или "никаких проблем". Ни в том, ни в другом случае технолог не может убедительно аргументировать свое утверждение, и у конструктора создается впечатление, что это совершенно необоснованный ответ самоуверенного человека. Таким образом, одним из следствий реорганизации системы является лишение проектировщиков точных стоимостных оценок, без которых не может быть уверенности в целесообразности предлагаемых крупных изменений.

Изображение слайда
26

Слайд 26

5. Работники сбыта 18 Каналы сбыта — наверное, самый стабильный элемент во всей этой картине. Их создание и изменение требуют наибольших затрат, поскольку они строятся на трудно приобретаемом опыте и доверии тех людей, которым удалось согласовать существующую продукцию с широко варьирующимися взглядами оптовиков, работников рекламы, агентов по распространению и розничных торговцев, каждый из которых по-своему понимает интересы потребителя. Сбытовики не всегда материально заинтересованы в сохранении существующей конструкции изделия; нередко они высказывают свое недовольство фирмой, которая не поспевает за происходящими, по их мнению, изменениями спроса. Им, однако, свойствен тот недостаток, что они неизбежно смотрят на потенциальный спрос глазами покупателя, с которым они встречаются, а такой взгляд по самой своей природе направлен лишь на небольшие отклонения от существующего, поскольку у покупателя никакого иного опыта нет. Таким образом, проекты радикального улучшения технических характеристик изделия встретят поддержку сбытовиков лишь в той мере, в какой потребитель уже начал требовать таких изменений.

Изображение слайда
27

Слайд 27

6. Покупатели и 7. Потребители 19 Иногда покупатель и потребитель соединены в одном лице, иногда же это разные люди. В любом случае их, однако, надо рассматривать по отдельности из-за очевидного различия между реакцией человека на изделие, которое он никогда ранее не видел, и его же реакцией на него после того, как он приобрел опыт пользования этим изделием и приспособился к нему. Больше всего препятствуют переменам, во-первых, неумение покупателя заранее определить свою или чужую способность приспособиться к новому изделию и, во-вторых, "выставочный эффект", благодаря которому новое изделие обладает или не обладает непосредственной силой воздействия на покупателя, позволяющей ему преодолеть его природную нерешительность. Здесь снова конечный результат получается не в пользу радикально новой конструкции, потому что заявления об ее эксплуатационных преимуществах покупателю приходится принимать на веру и потому что потенциальный покупатель обычно стремится приобрести такое новое изделие, которое придавало бы ему самому желательные для него черты в глазах окружающих. Потребитель очень чувствителен к небольшим, но имеющим значение различиям в стиле, цвете или рисунке, но может быть совершенно равнодушен к подлинно новым формам, которые не приобрели еще широкого признания или социальной значимости. Эта особенность отношений покупателя — сильный аргумент против того, чтобы базировать новые конструкции на результатах опросов покупателей и выявлении их предпочтений.

Изображение слайда
28

Слайд 28

8. Операторы систем 20 Когда речь идет об исключительном случае — создании принципиально новой системы, ответственность за которую еще никто на себя не взял, — интересы и взгляды операторов существующих систем лишь частично будут отражать достоинства и недостатки разрабатываемой системы. В приведенном выше примере (сокращения времени пребывания в пути пассажиров авиалиний) можно ожидать, что руководство авиакомпаний будет склонно переоценивать возможности новой системы, а руководители смежных организаций, без содействия которых не удастся реализовать такую систему, отнесутся к ее идее более пессимистично. Здесь мы опять сталкиваемся с тем, что заинтересованные лица не умеют и не привыкли оценивать влияние, которое сколько-нибудь существенные изменения могут оказать на них самих и на их организации.

Изображение слайда
29

Слайд 29

9. Общество 21 На дальнем конце цепи событий, из которых складывается история создания и существования изделия, лежит та единственная сфера, в которой отражаются все радикальные изменения, внесенные при разработке новой или реорганизации старой системы. Политические действия и общественный протест — зачастую единственные каналы, по которым удается оказывать влияние на основные аспекты социально-технических изменений. Однако существующие политические институты и группы давления не имеют средств для сколько-нибудь удовлетворительной оценки технических решений на всех рассматриваемых нами уровнях и слишком чувствительны к кратковременным сменам в настроениях и мнениях большинства, которое, как мы уже видели, не всегда может правильно судить о достоинствах и недостатках радикально новых предложений. В то же время крупных изменений на уровне систем можно добиться только путем создания политического и экономического давления.

Изображение слайда
30

Слайд 30

Основной вывод о влиянии межличностных отношений на процесс проектирования 22 Основной вывод из этого анализа отношения различных людей к новаторской деятельности заключается в том, что на всех этапах, кроме самого первого и самого последнего, существует внутреннее сопротивление таким радикальным переменам на уровне систем, какие представляются необходимыми для решения крупных современных проблем проектирования и конструирования. Все эти межличностные и меж профессиональные осложнения в совокупности ограничивают имеющееся в распоряжении проектировщика "пространство маневрирования", оставляя ему гораздо меньше простора, чем это необходимо для творческой деятельности по выработке новых конструктивных решений..

Изображение слайда
31

Слайд 31

Кибернетические модели процесса проектирования 23 Чтобы оценить практическую пользу новых методов, т.е. рассмотреть каждый из них с трех точек зрения: насколько метод способствуют творчеству, насколько он логичен и насколько он позволяют управлять процессом проектирования. Каждую из этих трех точек зрения на проектирование можно символически представить в виде некоторой кибернетической модели проектировщика. С точки зрения исследования творчества проектировщик может быть представлен как черный ящик, на выходе которого возникает загадочное творческое озарение. С точки зрения логики проектировщика можно представить как прозрачный ящик, в котором происходит логический процесс, до конца поддающийся объяснению. С точки зрения управления проектировщик является самоорганизующейся системой, которая способна отыскивать кратчайшие пути на неведомой территории. Последняя, наименее привычная точка зрения прямой дорогой ведет нас к вопросу о практической ценности теории проектирования и о дальнейших шагах в разработке эффективных методов проектирования.

Изображение слайда
32

Слайд 32

2.1. Проектировщик как «черный ящик» 24 Несмотря на допущение об "алогичности" любого творческого процесса, взгляд на проектировщика как на "черный ящик" можно вполне убедительно выразить на языке кибернетики или физиологии. Можно сказать, что проектировщик, как и все живые существа, способен получать на выходе решения, которым он доверяет и которые часто оказываются удачными, хотя сам он не может объяснить, каким образом ему удалось прийти к этим решениям. Описав загадки творчества в такой форме, мы замечаем, что это всего лишь частный случай не менее загадочного процесса, с помощью которого мы получаем почти все наши выходные реакции или действия, не будучи в состоянии объяснить, как это происходит. Кажущиеся простыми действия, совершаемые нами при письме или когда мы не глядя берем карандаш со стола, объяснить оказывается ничуть не проще, а, может быть, даже сложнее, чем объяснить, как сочиняется симфония. Большинство действий человека можно объяснить только на основе допущения, что их осуществление в значительной мере определяется тонкой работой нервной системы без вмешательства сознания. Творческий взгляд на проектирование, в соответствии с которым проектировщик — это маг, является поэтическим описанием того, что лежит в основе действий человека и любого живого организма, обладающего нервной системой.

Изображение слайда
33

Слайд 33

Методы, основанные на представлении проектировщика как «черный ящик» 25 Логично было бы считать, что управление сложными действиями осуществляется неосознанно, и нелогично предполагать, что проектирование можно до конца объяснить логическим путем. В отношении методов проектирования, основанных на представлении о проектировщике как "черном ящике", можно сделать следующие основные выводы: 1. Выходные действия проектировщика определяются входными сигналами, исходящими от подлежащей решению задачи, а также другими входными воздействиями, связанными с предыдущими задачами и прошлым опытом. 2. Согласившись временно ослабить социальные запреты, можно ускорить образование выходных сигналов, но при этом они приобретают более случайный характер. 3. Чтобы проектировщик мог выдать выходные сигналы в соответствии с поставленной задачей, ему нужно дать время на осознание и преобразование (в уме) образов, изображающих структуру задачи в целом. В течение длительных и внешне бесплодных поисков решения он может неожиданно найти новый способ структурирования задачи, позволяющий разрешить конфликты. Это приятное событие, которое иногда называют творческим озарением, дает возможность преобразовать сложную задачу в простую. 4. Контроль интеллекта над формами ввода структуры задачи в "черный ящик" проектировщика, по-видимому, повышает вероятность получения выходных реакций, содержащих решение задачи.

Изображение слайда
34

Слайд 34

2.2. Проектировщик как «прозрачный ящик» 2 В большинстве своем методы проектирования преследуют цель облечь в конкретную форму процесс и результаты мышления, поэтому они исходят из логических, а не каких-либо мистических предположений. Считается, что процесс проектирования может быть объяснен до конца, даже если проектировщики-практики и не в состоянии убедительно обосновать каждое из принимаемых ими решений.. Логическое, или систематическое, поведение проектировщика напоминает работу вычислительной машины: он пользуется только той информацией, которая в него введена, и действует по заданной схеме, проводя анализ, синтез, оценку и повторение циклов до тех пор, пока не найдет наилучшее из всех возможных решений. Такое предположение, несомненно, справедливо в случае оптимизации переменных в хорошо известной ситуации проектирования, но оно лежит также в основе таких системных методов проектирования, как морфология и системотехника, которые призваны дать человеку возможность решать непривычные для него задачи проектирования "машинными" приемами.

Изображение слайда
35

Слайд 35

3 Методы, в которых проектировщик рассматривается как "прозрачный ящик", характеризуются следующими общими чертами: 1) цели, переменные и критерии задаются заранее; 2) поиску решения предшествует проведение (или хотя бы попытка проведения) анализа; 3) оценка результатов дается в основном в словесной форме и построена на логике (а не на эксперименте); 4) заранее фиксируется стратегия; обычно используются последовательные приемы, но иногда включаются и параллельные, условные и циклические операции. При решении некоторых задач проектирования методы "прозрачного ящика" оказываются более эффективными, чем методы "черного ящика", но в неопределенных ситуациях проектировщикам приходится прибегать к привычному для них поведению «черного ящика». 2.2. Проектировщик как «прозрачный ящик»

Изображение слайда
36

Слайд 36

2.2.1. Задачи проектирования, поддающиеся расчленению 4 При разработке химического оборудования, сетей электропередач, телефонных систем и подобных им объектов задача с самого начала поддается декомпозиции на ряд частных вопросов, решать которые можно параллельно. Это связано с тем, что такие объекты представляют собой поточные системы, т.е. сложные агрегаты, в которых каждая функция выполняется от-дельным узлом, а каждый узел связан с другими узлами лишь заранее заданными входными и выходными воздействиями. Функции однозначно связаны с отдельными физически различимыми узлами. Все входные и выходные воздействия в системе можно задать с самого начала, а за-тем при разработке узлов считать, что если узел имеет требуемые входные и выходные характе-ристики, его можно включить в систему. При применении методов "прозрачного ящика" коренным вопросом является возможность расчленения, или декомпозиции, задачи на отдельные части, которые можно затем решать последовательно или параллельно. Когда задача поддается расчленению, решению каждой частной подзадачи можно уделить больше внимания, что позволяет резко сократить сроки проектирования. Конечно, крупные задачи проектирования всегда на том или ином этапе удается расчленить, чтобы распределить работу между многими проектировщиками, но этап, на котором это членение становится возможным, очень сильно зависит от типа изделия.

Изображение слайда
37

Слайд 37

2.2.2. Нерасчленимые задачи проектирования 5 Многие задачи проектирования, как крупные, так и мелкие, вообще не поддаются или лишь с трудом поддаются расчленению (декомпозиции) без ущерба для рабочих характеристик, стоимости, массы, внешнего вида или других показателей, что требует компромиссных решений для сбалансирования различных деталей друг с другом. Такие ситуации возникают при проектировании зданий, автомобилей, станков и других объектов, в которых функции не связаны со специализированными узлами, а сложным и не-предсказуемым образом распределены по всему изделию. Обычно в таких случаях на какого-то опытного работника — руководителя проекта — возлагается полная ответственность за все существенные решения, будь то общая схема изделия или тонкие, но важные особенности конструкции деталей. Хорошим примером может служить архитектор, который несет ответственность, как за общую планировку здания, так и за детали оформления окон, играющие существенную роль в реализации задуманного им внешнего вида здания. Другим примером может служить главный конструктор, который отвечает не только за эксплуатационные характеристики новой машины, но и за выбор важнейших входящих в нее деталей. Во всех таких случаях руководитель проекта на основе имеющегося у него опыта решения аналогичных задач сначала решает основные частные задачи, а затем определяет общую схему изделия и распределяет остальную работу между своими помощниками. Ясно, что здесь используются методы "черного ящика". При решении часто повторяющихся задач, таких, как проектирование дорог, перекрытий, турбин, электрических цепей, электродвигателей и т.д., иногда удается всецело описать опыт разработчиков и полностью автоматизировать процесс проектирования. Это метод "прозрачного ящика" в чистом виде.

Изображение слайда
38

Слайд 38

2.2.2. Нерасчленимые задачи проектирования 6 Заранее заданные, или готовые стратегии поиска решений задач проектирования жестко зафиксированы заранее, подобно программам ЭВМ. Они больше подходят для проектирования в знакомых ситуациях, чем для новаторской деятельности, т.е. для объединения или модернизации существующих конструкций, а не для изобретения новых изделий. Значительная доля работы по проектированию совершается по предсказуемой схеме и, следовательно, может быть выполнена на ЭВМ. ЛИНЕЙНАЯ СТРАТЕГИЯ В идеале заданная стратегия должна быть линейной, т.е. состоять из цепочки последовательных действий, в которой каждое действие зависит от исхода предыдущего, но не зависит от результатов последующих действий.

Изображение слайда
39

Слайд 39

Циклические стратегии проектирования 7 Если после получения результатов на одной из стадий приходится возвращаться к одному из предыдущих этапов, стратегия становится циклической. Встречаются случаи, когда две или несколько петель обратной связи охватывают друг друга, как показано на рисунке. Такая схема с петлями характерна для многих программ для ЭВМ. Самой страшной опасностью для проектировщика в этом случае становится бесконечная петля, или "порочный круг", из которого не удается выбраться иначе, как изменив структуру задачи.

Изображение слайда
40

Слайд 40

Разветвленные стратегии проектирования 8 Когда действия проектировщика не зависят одно от другого, может иметь место разветвленная стратегия. В эту стратегию могут входить параллельные этапы, очень выгодные в том отношении, что позволяют увеличить количество людей, одновременно работающих над задачей, и конкурирующие этапы, которые позволяют в определенной степени видоизменять стратегию в соответствии с исходом предыдущих этапов.

Изображение слайда
41

Слайд 41

Адаптивные стратегии проектирования 9 Адаптивные стратегии отличаются тем, что в них с самого начала определяется только первое действие. В дальнейшем выбор каждого действия зависит от результатов предшествующего действия. В принципе это самая разумная стратегия, поскольку схема поиска всегда определяется на основе наиболее полной информации. Ее недостаток состоит в невозможности предвидеть и контролировать затраты и сроки выполнения проекта. Многие предпочитают применять адаптивную стратегию, поскольку она позволяет полностью использовать способность человека "импульсивно" совершать правильные действия.

Изображение слайда
42

Слайд 42

Стратегия приращений 10 Надежным, но ограниченным вариантом адаптивного поиска является стратегия приращений. Эта осторожная стратегия составляет основу традиционного проектирования, особенно в тех отраслях промышленности, которые базируются на ремесленном производстве; кроме того, на ней основаны многие методы автоматической оптимизации. Суть адаптивного поиска методом приращений заключается в последовательное изменение по одной переменной за каждый шаг. При поиске методом приращений имеется риск пропустить хорошие решения, когда приращения слишком велики, и не охватить всего поля поиска, когда они слишком малы.

Изображение слайда
43

Слайд 43

Стратегия случайного поиска 11 Случайный поиск, отличающийся абсолютным отсутствием плана, в некоторых случаях оказывается наилучшим методом. Эта на первый взгляд неразумная стратегия пригодна тогда, когда необходимо найти множество отправных точек для независимого поиска в широком поле неопределенностей. При выборе каждого этапа сознательно не учитываются исходы остальных этапов, что придает поиску предельно непредубежденный характер. Метод случайного поиска используется в новаторском проектировании, когда неразумно пренебрегать ни одним из внесенных предложений, пока не будет собрана дополнительная информация. Примером может служить поиск способов применения нового синтетического материала. Интересно отметить, что в большинстве попыток создания "машинного интеллекта" важная роль отводится "генератору случайных чисел".

Изображение слайда
44

Слайд 44

2.2.4. Цикличность 12 Основной целью методологии проектирования является уменьшение цикличности и увеличение линейности проектирования. Наличие цикличности предполагает, что важнейшие частные задачи остаются незамеченными до поздних этапов работы, а когда они обнаруживаются, требуется пересмотр решений, положенных в основу проекта, или даже полное прекращение работы. Линейность же предполагает, что все важнейшие проблемы можно обнаружить с самого начала, а риск того, что на более поздних этапах большие затраты труда разработчиков придется списывать в убытки почти или совсем исчезает. Полной линеаризации всякой разработки мешает непредсказуемость зависимостей между отдельными частями задачи. Схема зависимостей между подпроблемами одной задачи носит непостоянный характер и находится в зависимости от выбора частных решений каждой под-проблемы. В таких случаях структура задачи остается неустойчивой до тех пор, пока не будут приняты принципиальные решения по проекту.

Изображение слайда
45

Слайд 45

2.2.4. Цикличность 13 Иногда становятся беспочвенны попытки специалистов по теории решений находить решение задач проектирования путем однократного прохода по такой линейной последовательности: 1) выявление всех существенных переменных; 2) определение зависимостей между ними; 3) обеспечение оптимальных значений выходных параметров. Основной недостаток такого подхода. Уже сам процесс выявления переменных (куда входит определение целей и критериев для отбора хороших проектов), очевидно, представляет собой один из труднейших вопросов проектирования. Его трудность связана с тем, что цель проектирования — внедрить в существующий мир новые формы, которые тем или иным способом служили бы его совершенствованию. Однако суждение о том, в чем заключается совершенствование, на первых порах не может не быть произвольным и субъективным. Только после того, как исследованы возможности осуществления многих альтернативных изменений, можно с четкостью, достаточной для расчетов по методам "прозрачного ящика", определить цели, критерии и структуру задачи. Сейчас применение этих детерминистских методов ограничено такими задачами, которые сводятся к внесению в конструкцию мелких изменений, в то время как структура задачи остается практически неизменной по сравнению с предшествующей конструкцией. Конечно, к этому типу на практике относится значительная часть проектных работ, но в него не входят поисковые работы и создание конструкций на основе новых принципов.

Изображение слайда
46

Слайд 46

2.2.5. Линейность 14 Можно ли рассчитывать, что не только типовые, но и поисковые задачи удастся решать линейными способами? Перспективными в этом отношении представляются следующие два направления. 1. Первое направление заключается в том, чтобы превратить разрабатываемое изделие в конструкцию поточного (или сборного) типа, т.е. сначала спроектировать взаимозаменяемые нормализованные узлы для каждой существенной функции. При этом все зависимости и расхождения между общей схемой изделия и конструкцией отдельных узлов сводятся к небольшому числу точно предсказуемых и неизменных правил соединения одного нормализованного узла с другим. В результате появляется возможность, используя методы "прозрачного ящика", создать большое количество новых изделий, не задумываясь над конструкцией самих узлов. Куда же в таком случае делась пресловутая цикличность? Она не исчезла. Она появляется на более высоком уровне при разработке нормализованных узлов и правил их соединения. Эта нерасчленимая операция намного сложнее, чем разработка отдельных изделий, и в настоящее время в ее осуществлении, по-видимому, основную роль играет чудо "черного ящика" и одаренность проектировщиков.

Изображение слайда
47

Слайд 47

2.2.5. Линейность 15 2. Второе направление в обеспечении линейности проявляется в адаптивных стратегиях. Общим для этих методов является то, что разработка по методу "прозрачного ящика" предваряется или сопровождается проведением исследований на более высоком уровне. Задача этих исследований заключается в том, чтобы научными способами расширить и предсказать "пространство маневрирования" проектировщика при решении наиболее важных подпроблем. Примером исследований подобного рода может служить испытание различных вариантов наборного телефонного кода до того, как приступить к конструированию автоматической телефонной станции. Исследование в этом случае можно рассматривать как этап прогнозирования, в котором методами "прозрачного ящика" определяется диапазон возможных выходов на каждом этапе до того, как этот этап осуществлен. Само собой разумеется, что, если в принятой последовательности этапов, выполняемых методами "прозрачного ящика", обнаружится несоответствие между выходом какого-нибудь этапа и входом следующего этапа, неизбежно придется прибегнуть к цикличности и обратному прослеживанию зависимостей. Ясно, что при обеспечении линейности вторым способом разработка ведется в обратном порядке по сравнению с обычным, т.е. от внутреннего к внешнему, а не от внешнего к внутреннему, как при обычной разработке, которая идет от описания основных характеристик изделия к деталировке его конструкции. Это позволяет обойти невыполнимое требование теоретиков проектирования, согласно которому прежде чем рассматривать детали следует определить цели и критерии.

Изображение слайда
48

Слайд 48

Достоинства и недостатки методов «прозрачного» и «черного» ящиков 16 Важнейшим достоинством методов "прозрачного ящика" является то, что они позволяют автоматизировать, а следовательно, и ускорить детальные и многократно повторяющиеся операции проектирования. Если же их использовать для создания действительно новых конструкций, исчезает гибкость, необходимая для исследования неопределенной задачи и циклических петель. Методы "черного ящика" и "прозрачного ящика" позволяют расширить область поиска при решении задач проектирования. В методах "черного ящика" это достигается путем снятия ограничений, накладываемых на выходные реакции нервной системы проектировщика, или путем стимулирования ее к выработке более разнообразных выходных реакций. В методах "прозрачного ящика" выходная реакция обобщается на языке внешних формализованных символов с таким расчетом, чтобы она включала альтернативы, одной из которых является замысел проектировщика. Основным недостатком в обоих этих случаях является то, что проектировщик вырабатывает множество неизученных альтернатив, слишком большое для того, чтобы его можно было исследовать медленным способом сознательного осмысливания. Он не может сделать выбор интуитивно, по принципу "черного ящика", так как при этом вновь вступят ограничения, налагаемые опытом прошлого, а он как раз стремится этого избежать; в то же время он лишен возможности ускорить и автоматизировать поиск с помощью вычислительной техники, так как для составления программы для ЭВМ необходимо заранее знать цели и критерии отбора, а они сами зависят от имеющихся вариантов.

Изображение слайда
49

Слайд 49

2.3. Проектировщик как самоорганизующаяся система 17 Выходом из дилеммы, связанной с обилием нового материала и необходимостью сразу оценить его в целом, может явиться разделение работы проектировщика на две части: 1) осуществление поиска подходящей конструкции; 2) контроль и оценка схемы поиска (управление стратегией). Это дает возможность вместо слепого перебора вариантов применить осознанный поиск и найти короткие пути через незнакомую территорию, используя как внешние критерии, так и результаты частичного поиска. Этот метод применим в том случае, если функция управления стратегией обеспечивает создание правильной модели как стратегии поиска, так и внешней ситуации, которой должна удовлетворять создаваемая конструкция (См. рисунок). Эта модель "осознания себя + ситуации" (или "стратегии + цели") имеет своей целью предоставить каждому члену бригады проектировщиков возможность самому определить, насколько избранная методика поиска способна привести к приемлемому равновесию между новой конструкцией, ситуацией, на которую она окажет влияние, и стоимостью ее разработки.

Изображение слайда
50

Слайд 50

2.3. Проектировщик как самоорганизующаяся система 18 Применение рассмотренных нами адаптивных стратегий и стратегий приращений, преследует цель обеспечить ту или иную степень изменения схемы поиска в ходе самого поиска. Методы управлении стратегией, или самоорганизующиеся системы проектирования (смотри рисунок), предназначены для оценки стратегии в целом в соответствии с внешними критериями и промежуточными результатами осуществления самой этой стратегии. Эти методы призваны обеспечить сохранение принятой стратегии, несмотря на возникающие трудности, до тех пор, пока она остается перспективной, и ее замену или отказ от нее, когда она перестает соответствовать окружающей обстановке.

Изображение слайда
51

Слайд 51

3.1. Проектирование как трехступенчатый процесс 19 Одно из простейших и наиболее распространенных наблюдений относительно проектирования состоит в том, что проектирование включает в себя три основных стадии: анализ, синтез и оценку. Простыми словами эти три стадии можно определить соответственно как "расчленение задачи на части", "соединение частей по-новому" и "изучение последствий от практического внедрения нового устройства". Большинство специалистов по теории проектирования сходятся на том, что обычно эти стадии повторяются многократно, а некоторые считают, что каждый следующий цикл отличается от предыдущего большей детализацией и меньшей общностью. Для описания и сравнения новых методов проектирования разделим сам процесс проектирования на три ступени. Эти три ступени можно назвать дивергенцией, трансформацией и конвергенцией, причем названия эти в большей мере соответствуют новым задачам, связанным с проектированием систем, чем традиционным методам архитектурного проектирования и технического конструирования.

Изображение слайда
52

Слайд 52

3.2. Дивергенция 20 Дивергенция – (от лат. отклоняться, расходиться) отклонение от задания, расхождение от задания, изменение задания. Этот термин обозначает расширение границ проектной ситуации с целью обеспечения достаточно обширного — и достаточно плодотворного — пространства для поиска решения. Дивергентный поиск характеризуется следующими основными чертами: а) Цели неустойчивы и условны. б) Границы задачи неустойчивы и неопределенны. в) Оценка откладывается на будущее: все, что может иметь отношение к решению задачи, принимается во внимание, как бы сильно одно положение ни противоречило другому. г) Техническое задание, полученное от заказчика, принимается за отправную точку исследований, но при этом считается, что это задание может подвергаться изменениям и развитию в ходе дивергентного поиска, а может быть, и на более поздних ступенях (однако не без согласия заказчика). д) Задача проектировщика заключается в сознательном увеличении своей неуверенности, в освобождении от заранее заданных решений, в изменении стратегии мыслительной деятельности на основе массива данных, которые могут иметь отношение к решению задачи. е) Одна из целей исследований на этой стадии заключается в том, чтобы изучить реакцию заказчиков, потребителей, рынка, производства и т.п. на смещение целей и границ задачи в разных направлениях и в различном объеме. Дивергентный поиск можно рассматривать как проверку на устойчивость всего, что имеет отношение к решению задачи, как попытку определить, что в иерархии социальных ценностей, систем, изделий и деталей (а также в умах тех, кто будет принимать ответственные решения) подвержено изменению, а что можно считать неподвижными точками отсчета.

Изображение слайда
53

Слайд 53

3.3. Трансформация 21 Трансформация (от лат. превращение, преобразование) – преобразовывать, менять, превращать. Это стадия создания принципов и концепций, пора высокого творчества, вдохновенных догадок и озарений — всего, что составляет радость творческого труда при проектировании. Это же и самая ответственная стадия, когда совершаются крупные ошибки, когда могут восторжествовать необузданный оптимизм или узость мышления, когда необходимы большой опыт и здравомыслие, чтобы не огорчить мир дорогостоящими и бесполезными — или даже вредными — результатами больших, но неверно направленных затрат человеческого труда. Это стадия, когда суждения о ценностях и о технических возможностях объединяются в решения, которые должны отражать реальные политические, экономические и эксплуатационные аспекты ситуации проектирования. Из всего этого возникает общая концептуальная схема проектируемого объекта, которая кажется удачной, хотя это и нельзя доказать (оптимального решения достичь невозможно — можно лишь провести оптимальный поиск). Невозможно обрести полную уверенность в том, что то, что делается, в конечном итоге окажется "наилучшим".

Изображение слайда
54

Слайд 54

3.4. Конвергенция 22 Конвергенция (от лат. приближаться, сходиться) – схождение, сближение. Последняя из трех стадий охватывает то, что при традиционном подходе занимало почти все время проектирования, но что по мере автоматизации проектирования постепенно стали игнорировать. Эта стадия наступает тогда, когда задача определена, переменные найдены, а цели установлены. Теперь проектировщику необходимо шаг за шагом разрешать второстепенные противоречия до тех пор, пока из многих возможных альтернативных конструкций не останется одна — окончательное решение, которое и получит "путевку в жизнь". Подводя итог, можно сказать, что цель конвергенции — сократить поле возможных вариантов до единственного избранного проекта с минимальными затратами времени и средств и без необходимости совершать непредвиденные отступления. Это единственный аспект проектирования, который, видимо, до конца поддается логическому анализу и который — по крайней мере, в некоторых случаях — может быть целиком выполнен вычислительной машиной. Правда, здесь остаются некоторые сомнения. Вкратце они сводятся к тому, что логическое описание путей, которые в прошлом привели к нужной цели, может оказаться несостоятельным при следующем заходе. В заключении следует отметить, что практика подтвердила высокую эффективность некоторых из новых методов в применении к стабильным и ограниченным определенными рамками ситуациям проектирования, не связанным с новаторством на уровне систем. В таких проектах, как программа пилотируемых космических полетов, система телевидения с ретрансляцией через спутник, проектирование химических заводов и разработка телефонных систем, достигнуты замечательные результаты, которые были бы не мыслимы без применения новых современных методов проектирования.

Изображение слайда
55

Слайд 55

4. Классификация стратегий и методов проектирования А. Готовые стратегии (конвергенция) 23 Метод А.1. Упорядоченный поиск (применение теории решений) Цель Решить задачу проектирования с логической достоверностью. План действий 1. Выявить компоненты задачи: а) переменные, которыми проектировщик может распоряжаться по своему усмотрению (параметры проектирования); б) переменные, которые не зависят от воли проектировщика (факторы окружающей среды, или независимые переменные); в) переменные, которые должны определяться проектом (цели, или зависимые переменные); г) назначить целям веса в соответствии с их относительной важностью ("Ранжирование и взвешивание"). 2. Выявить зависимости между переменными. 3. Прогнозировать вероятные значения факторов окружающей среды. 4. Выявить ограничения, или граничные условия, т.е. предельные значения всех переменных. 5. Присвоить числовые значения каждому из факторов решения (т.е. проверить ряд вариантов решения проекта) и вычислить значения зависимых переменных (т.е. рассчитать получаемые при этом технические характеристики изделия). 6. Выбрать такие значения факторов решения, при которых достигается наибольшая сумма числовых значений для всех целей с учетом их весов (т.е. оптимальный вариант проекта) или по крайней мере достигается приемлемое значение для каждой цели.

Изображение слайда
56

Слайд 56

Метод А.2. Стоимостный анализ Цель Ускорить поиск путей снижения себестоимости изделия в проектных и производственных организациях. План действий 1. Назначить консультанта или группу консультантов для обучения комплексных бригад методу стоимостного анализа и для контролирования их деятельности. 2. Установить определенные стандарты технических характеристик и качества изделия. 3. Составить подробную калькуляцию себестоимости всех технологических операций и расходов на приобретение материалов и комплектующих изделий. 4. Предложить каждой комплексной бригаде выполнить по каждой детали изделия, следующие четыре этапа стоимостного анализа: а) идентификацию элементов, функций, стоимостей и цен; б) поиск более дешевых альтернатив; в) отбор функционально приемлемых элементов более низкой стоимости; г) оформление выбранного варианта изменения конструкции. 5. До того как приступить к производству изделия пониженной себестоимости, представить результаты стоимостного анализа на одобрение: а) консультантам по стоимостному анализу; б) конструкторскому бюро; в) администрации. А. Готовые стратегии (конвергенция) 24

Изображение слайда
57

Слайд 57

Метод А.3 Системотехника Цель Добиться внутренней совместимости между элементами системы и внешней совместимости между системой и окружающей средой. План действий 1. Определить входы и выходы системы. 2. Найти систему функций, при помощи которых входы можно преобразовать в выходы. 3. Подобрать или разработать технические устройства для осуществления каждой из этих функций. 4. Проверить полученную систему на внутреннюю и внешнюю совместимость. Метод А.4. Проектирование систем человек— машина. Цель. Добиться внутренней согласованности между человеческим и машинным компонентами системы и внешней согласованности между системой и средой, в которой она функционирует. План действий. 1. Определить входы и выходы системы. 2. Найти систему функций, при помощи которых входы можно преобразовать в выходы. 3. Определить, какие функции нужно возложить на людей, а какие — на машины. 4. Определить необходимые методы обучения, вспомогательные устройства, конструкции средств коммуникации между человеком и машиной и конструкции машин. 5. Определить, какие изменения необходимо внести, чтобы обеспечить совместимость между человеком, машиной и средой.. А. Готовые стратегии (конвергенция) 25

Изображение слайда
58

Слайд 58

Метод А.5. Поиск границ Цель. Найти пределы, в которых лежат приемлемые решения. План действий 1. Составить полное описание основных технических требований, которыми определяется искомая величина (размер). 2. Как можно точнее определить интервал значений, в котором заключена неопределенность. 3. Изготовить действующую модель, позволяющую регулировать основные параметры технических требований в интервале неопределенности. 4. Провести эксплуатационные испытания, чтобы найти предельные размеры, между которыми заключена область нормальной работы изделия. А. Готовые стратегии (конвергенция) 26

Изображение слайда
59

Слайд 59

Б. Методы исследования проектных ситуаций (дивергенция) 27 Метод Б.1. Формулирование задач Цель. Охарактеризовать внешние условия, которым должен отвечать проектируемый объект. План действий. 1. Охарактеризовать ситуацию функционирования объекта. 2. Определить характерные для ситуации условия, которым должен отвечать объект, чтобы он был принят заказчиками. К этим условиям относятся: а) конечные требования заказчиков к объекту и их обоснование; б) наличные ресурсы; в) главные задачи (или цели). Конечной целью является обеспечение соответствия объекта этим условиям. 3. Обеспечить, чтобы условия, характеризующие главные задачи, были совместимы как друг с другом, так и с информацией, используемой в процессе проектирования.

Изображение слайда
60

Слайд 60

Б. Методы исследования проектных ситуаций (дивергенция) 28 Метод Б.2. Поиск литературы Цель. Отыскать опубликованную информацию, полезную для будущих проектных решений, которую можно получить своевременно и без излишних затрат. План действий. 1. Определить цели, для которых разыскивается опубликованная информация. 2. Определить виды изданий, в которых может публиковаться достоверная информация, пригодная для указанных целей. 3. Выбрать наиболее подходящие общепринятые методы поиска литературы. 4. Свести стоимость поиска литературы к минимуму, предусмотрев время на задержки в выдаче информации и непрерывно оценивая как выбор источников информации, так и пригодность собранных данных. 5. Поддерживать точную и полную картотеку признанных полезными документов. 6. Составить и постоянно обновлять небольшую библиотечку для быстрого отыскания нужной информации.

Изображение слайда
61

Слайд 61

Б. Методы исследования проектных ситуаций (дивергенция) 29 Метод Б.3. Выявление визуальных несоответствий Цель. Определить направления, по которым должен идти поиск путей совершенствования художественно-конструкторского решения. План действий. 1. Изучить образцы и (или) фотографию существующих изделий. 2. Определить очевидные несоответствия и противоречия в компоновке и назначении деталей конструкции. 3. Определить причины этих несоответствий и доказать целесообразность изменения художественно-конструкторского решения. 4. Предусмотреть пути ликвидации несоответствий и способы приведения конструкции в соответствие с условиями эксплуатации. Метод Б.4. Интервьюирование потребителей Цель. Собрать информацию, известную только потребителям данного изделия или системы. План действий. 1. Выявить ситуации потребления, имеющие отношение к исследуемой проектной ситуации. 2. Получить согласие всех лиц в рамках ситуации потребления, на которых может оказать влияние присутствие интервьюирующего или внедрение нового проекта. 3. Побуждать потребителей к описанию и демонстрации любых аспектов их деятельности, которые они считают важными. 4. Направить беседу на обсуждение тех аспектов деятельности потребителя, которые имеют непосредственное отношение к исследуемой ситуации. 5. Зафиксировать во время интервью или сразу же после него как основные, так и побочные выводы. 6. Получить замечания потребителей (если это целесообразно) относительно выводов, сделанных на основании интервью.

Изображение слайда
62

Слайд 62

Б. Методы исследования проектных ситуаций (дивергенция) 30 Метод Б.5. Анкетный опрос Цель. Собрать полезную информацию среди большой группы населения. План действий 1. Определить проектные решения, на которые могут повлиять ответы на вопросы анкеты. 2. Охарактеризовать виды информации, имеющие важное значение для принятия проектных решений. 3. Определить категории лиц, располагающих необходимыми видами информации. 4. Провести предварительные исследования, чтобы получить представление о знаниях потенциальных участников анкетного опроса. 5. Составить пробную анкету, отвечающую как процедуре опроса, так и конкретной проектной ситуации. 6. Распространить пробную анкету для проверки вопросов, вариативности ответов и метода их анализа. 7. Отобрать наиболее подходящий контингент лиц, располагающих необходимой информацией. 8. Собрать ответы на анкету путем личного интервьюирования или по почте. 9. Извлечь из ответов данные, наиболее полезные для проектировщиков.

Изображение слайда
63

Слайд 63

Б. Методы исследования проектных ситуаций (дивергенция) 31 Метод Б.6. Исследование поведения потребителей Цель Исследовать модели поведения потенциальных потребителей нового изделия и предсказать их предельные характеристики. План действий 1. Прежде чем приступить к разработке новой конструкции, следует проконсультироваться с опытными и неопытными потребителями аналогичного оборудования и провести соответствующие наблюдения. 2. Проанализировать систему человек-машина для определения задач, возможностей потребителя и художественно-конструкторских требований к тем деталям конструкции, которые находятся в непосредственном взаимодействии с потребителем. 3. Изучить путем наблюдения или моделирования особенно важные аспекты поведения как малоискушенных, так и опытных потребителей предлагаемого изделия. 4. Зафиксировать предельные значения, превышение которых приведет к не- возможности выполнения потребителем необходимых операций без возникновения ошибок, поломок и неудобств. Описанную методику в Европе и России относят к "эргономике", а в США называют "исследованием человеческих факторов"..

Изображение слайда
64

Слайд 64

Б. Методы исследования проектных ситуаций (дивергенция) 32 Метод Б.7. Системные испытания Цель Определить действия, способные привести к желаемым изменениям сложной проектной ситуации. План действий 1. Определить характеристики данной проектной ситуации, не соответствующие желаемому. 2. Определить источники резких изменений поведения в рамках данной ситуации. 3. Ввести существенные ограничения в источники вариабельности или снять их, зарегистрировав результаты их влияния на характеристики ситуации, не отвечающие желаемому. Зарегистрировать также их влияние на другие характеристики данной проектной ситуации. 4. Выбрать наиболее перспективные и наименее опасные из изученных ограничений и использовать их для планирования и достижения желаемых изменений. Метод Б.8. Выбор шкал измерения Цель Соотнести измерения и вычисления с погрешностями наблюдений, со стоимостью сбора данных и с задачами проекта. План действий 1. Сформулировать вопросы, на которые результаты измерения должны дать ответ. 2. Определить допустимую погрешность и приемлемую стоимость измерения. 3. Выбрать соответствующую шкалу измерения. 4. Разработать методику измерений.

Изображение слайда
65

Слайд 65

В. Методы исследования структуры проблемы (трансформация) 33 Метод В.1. Матрица взаимодействий Цель Обеспечить систематический поиск взаимосвязей между элементами в рамках данной проблемы. План действий 1. Определить понятия "элемент" и "взаимосвязь" (таким образом, чтобы другие специалисты могли выявить ту же конфигурацию элементов и взаимосвязей, что и вы). 2. Составить матрицу взаимодействий, в которой каждый элемент может быть сопоставлен с любым другим. 3. На основе объективных данных определить, имеется ли взаимосвязь между каждой парой элементов. Метод В.2. Сеть взаимодействий Цель Отразить схему взаимосвязей между элементами в рамках проектной проблемы. План действий 1. Дать однозначное определение понятий "элементы" и "взаимосвязи", как это предложено в методе В.1. 2. Использовать матрицу взаимодействий для определения взаимосвязанных пар элементов. 3. Вычертить граф в виде точек (представляющих элементы), соединенных линиями (изображающими связи между элементами). 4. Изменить положения точек так, чтобы свести к минимуму число пересечений и более отчетливо выявить структуру сети.

Изображение слайда
66

Слайд 66

В. Методы исследования структуры проблемы (трансформация) 34 Метод В.3. Трансформация системы Цель Найти способы трансформации системы с целью ликвидации присущих ей недостатков. План действий 1. Выявить коренные недостатки существующей системы. 2. Установить причины этих недостатков. 3. Определить новые типы компонентов системы, способных ликвидировать присущие ей недостатки. 4. Определить последовательность изменений (путь трансформации, или эволюционная траектория), которая позволит существующим компонентам системы эволюционировать в качественно новые. Метод В.4. Проектирование нововведений путем смещения границ Цель Сместить границы нерешенной проектной проблемы, чтобы для ее решения можно было использовать знания из смежных областей. План действий 1. Выявить существенные функции какого-либо устройства, которое способствовало бы достижению поставленной задачи. 2. Выявить противоречия между существующими средствами выполнения этих функций в рамках предполагаемых границ проблемы. 3. Выявить знания, выходящие за предполагаемые границы проблемы, которые можно было бы использовать при трансформации проблемы. 4. Найти сопоставимые промежуточные решения проблемы, которые проложили бы путь к частичному или полному использованию знаний из смежных областей.

Изображение слайда
67

Слайд 67

В. Методы исследования структуры проблемы (трансформация) 35 Метод В.5. Проектирование новых функций Цель Создание радикально новой конструкции, способной привести к новым моделям поведения и спроса. План действий 1. Выявить функции каждого конкретного элемента существующего решения. 2. Охарактеризовать основную функцию, для которой указанные функции являются вспомогательными. 3. Охарактеризовать изменения основной функции, которые могут привести к улучшению данной проектной ситуации. 4. Объединить решения пп. 2 и 3 для получения новой основной функции. 5. Найти альтернативные решения разделения новой основной функции на вспомогательные и закрепить каждую из них за новыми конкретными элементами. Метод В.6. Классификация проектной информации Цель Разделить проектную проблему на поддающиеся решению части. План действий 1. Записать на отдельной карточке каждую единицу информации, собранной в результате исследования проектной ситуации. 2. Классифицировать карточки по альтернативным наборам категорий до тех пор, пока не будет найден набор, соответствующий как зафиксированным данным, так и субъективной точке зрения проектировщика на проблему. 3. Использовать отобранные наборы категорий как основу для индексации информации, собранной на более позднем этапе, для разбивки проблемы на части с целью последовательной или параллельной работы над ними, а также для пробной идентификации переменных величин и взаимосвязей между ними. 4. Пересмотреть классификацию на более позднем этапе, если появятся противоречивые доказательства, изменятся задачи или точка зрения проектировщика на проблему.

Изображение слайда
68

Слайд 68

Г. Методы поиска идей (дивергенция и трансформация) 36 Метод Г.1. Мозговая атака Цель : Стимулировать группу лиц к быстрому генерированию большого количества идей. лан действий Метод Г.2. Синектика Цель : Направить спонтанную деятельность мозга и нервной системы на исследование и преобразование проектной проблемы. Метод Г.3. Ликвидация тупиковых ситуаций Цель Найти новые направления поиска, если очевидная область поиска не дала приемлемого решения. План действий В литературе, посвященной анализу творческой деятельности, приводится ряд способов изменения подхода к решению проблемы, когда работа зашла в тупик. Эти способы не соответствуют последовательной методике, но их можно разделить на несколько типов, каждый из которых может оказаться достаточным для ликвидации тупиковой ситуации: 1. Правила преобразований, которым можно подвергнуть имеющееся неудовлетворительное решение или какие-либо его части. 2. Поиск новых взаимосвязей между частями имеющегося неудовлетворительного решения. 3. Переоценка проектной ситуации.

Изображение слайда
69

Слайд 69

Метод мозговой атаки 26 Сеанс "мозговой атаки" — это беседа, каждый участник которой свободно выдвигает предложения, а критика запрещена. Можно считать, что этот метод снимает социальные запреты, налагаемые каждым человеком на свои высказывания в обычном разговоре: это сознательный возврат к нелогичной и "эгоцентричной" детской болтовне. Если считать человека "черным ящиком", разумно предположить, что устранение фильтров на выходе по меньшей мере увеличит количество выходных сигналов, если не повысит их качество. Практическая ценность мозговой атаки заключается именно в том, что на ранних этапах проектирования, когда структура задачи еще не ясна и не подверглась трансформации, резко повышается скорость генерирования данных, имеющих отношение к этой задаче. Результаты мозговой атаки целесообразно ввести в "черный ящик" одного человека, поручив ему классифицировать все высказанные случайные идеи, сведя их в согласованную структуру.

Изображение слайда
70

Слайд 70

Цель метода «Мозговая атака». Стимулировать группу лиц к быстрому генерированию большого количества идей. № п/п План действий. 1 Подобрать группу лиц для генерации идей. 2 Ввести правило, запрещающее критиковать любую идею, какой бы дикой она не казалась. Довести до участников, что приветствуются любые идеи, и что необходимо много идей и пытаться комбинировать или усовершенствовать идеи других участников. 3 Зафиксировать все идеи и дать им затем оценку. 27

Изображение слайда
71

Слайд 71

Метод «Синектика» ( метод аналогий ) 28 Этот метод можно рассматривать, как передачу выходного сигнала "черного ящика" по цепи обратной связи снова на его вход, причем для преобразования выходного сигнала во входной используются тщательно отобранные типы аналогий. Можно предположить, что применение аналогий, в котором участвуют все члены синектической группы, позволяет им в определенной мере разделять друг с другом свою способность преобразовывать противоречивую структуру входных сигналов до тех пор, пока не будет найдена структура, позволяющая разрешить конфликт. Тот факт, что в этом методе основной упор делается на биологические и анатомические аналогии, наводит на мысль, что здесь преследуется цель использовать те отделы нервной системы, которые управляют движениями тела и обычно не контролируются сознанием. Манипулирование образами движений тела составляет основу тех профессиональных навыков, которые связаны с выполнением быстрых движений, и что одаренные люди способны использовать эту систему образов в качестве общего языка для всех видов творческой деятельности.

Изображение слайда
72

Слайд 72

Цель метода «Синектика». Направить спонтанную деятельность мозга и нервной системы на исследование и преобразование проектной проблемы. № п/п План действий. 1 Тщательно подобрать группу специалистов в качестве самостоятельного «отдела разработок». 2 Предоставить возможность попрактиковаться в использовании аналогий для ориентирования спонтанной активности мозга и нервной системы на решение предложенной проблемы. 3 Передать группе сложные проблемы, которые не может решить основная группа проектировщиков, и предоставить ей достаточное время для их решения. 29 Предоставить результаты работы группы основной организации проектировщиков для оценки и внедрения 4

Изображение слайда
73

Слайд 73

Г. Методы поиска идей (дивергенция и трансформация) 3 7 Метод Г.4. Морфологические карты Цель Расширить область поиска решений проектной проблемы. План действий 1. Определить функции, которые приемлемый вариант изделия должен быть способен выполнять. 2. Перечислить на карте широкий спектр частичных решений, т.е. альтернативных средств осуществления каждой функции. 3. Выбрать по одному приемлемому частичному решению для каждой функции. Пример Найти новые системы отопления жилищ. (См. пример составления морфологической карты и выбора двух приемлемых вариантов решения проблемы на Рис.).

Изображение слайда
74

Слайд 74

Д. Метод управление стратегией 38 Метод Д.1. Переключение стратегии Цель Добиться, чтобы спонтанное мышление влияло на организованное мышление и наоборот. План действий 1. Приступить к работе по стратегии, которая, по представлениям проектировщиков, соответствует задаче. 2. Действуя в соответствии с этой стратегией, отдельно записывать мысли, которые спонтанно приходят в голову каждому проектировщику. 3. Записывать каждую спонтанную мысль, как только она возникла, и не возобновлять работ по принятой стратегии, пока не будет уверенности, что каждая мысль в достаточной мере исследована, разработана и записана. Когда данная тема до конца продумана, возобновить работы по принятой стратегии. 4. Когда накоплено достаточное количество результатов, проверить направления, в которых идут плановая стратегия и спонтанные мысли. 5. Если эти два направления противоречат друг другу, решить, игнорировать ли спонтанные мысли или перейти к новой стратегии, в которой эти два направления будут взаимно усиливаться. 6. Повторять эти действия до тех пор, пока не будет найдена стратегия, порождающая спонтанные мысли, которые ее укрепляют.

Изображение слайда
75

Слайд 75

6 Основные определения объектов проектирования и конструирования Машина – механизм, совершающий какую либо полезную работу с преобразо-ванием одного вида энергии в другой. Агрегат – часть (узел) машины или технического устройства, предназначенная для выполнения определенных операций. Деталь – элементарная техническая единица (часть) машины, агрегата и технического устройства. Техническое устройство – механизм, машина, агрегат, техническое сооружение или прибор (книжное). Современная проектно-научная деятельность является источником новых идей и подходов, которые позволяют создавать новые технические средства, удовле-творяющие общественным потребностям, и направлены, прежде всего, на создание некоторых организованных технических систем. Техническая система – совокупность взаимосвязанных компонентов, разно-образных по своему характеру, в которых объединяются человек и технические средства.

Изображение слайда
76

Слайд 76

7 Характеристические свойства технической системы (принадлежность к общей категории систем) Целостность системы выражается представлением о целенаправленности и единстве ТС. Она обеспечивает целенаправленную работу всех компонентов ТС как единого целого над выполнением ее назначения в процессе взаимодействия со средой. Эмерджентность системы определяет наличие у ТС таких свойств, которые не присущи ее элементам. Иерархичность технической системы свидетельствует о том, что любая ТС может быть представлена как часть ТС более высокого уровня иерархии и любая часть ТС может рассматриваться как ТС более низкого уровня иерархии Сложность ТС определяется большим числом возможных состояний. Конечность ТС определяется наличием у нее границ. Граница есть то, что отделяет систему от остальных объектов. Это понятие - многогранно. Оно относится не только к пространственным аспектам системы, но также к временным, количественным и др. Конечность ТС указывает на конечность потребных для ее создания ресурсов и, следовательно, на принципиальную реализуемость ТС.

Изображение слайда
77

Слайд 77

8 Характеристические свойства технической системы (принадлежность к классу технических систем) Высокая стоимость ТС характеризует ее важность и сложность. Она определяет величину затрат (денежный эквивалент ресурсов), потребных для обеспечения ее создания, производства и эксплуатации. Автоматизированность ТС вытекает из ее человеко-машинного характера, определяет сочетание в ней элементов принятия автоматических решений в тривиальных ситуациях с принятием решений человеком в тех случаях, когда обстановка не тривиальна и требует творческих решений. Риск и неопределенность, характеризующие обстановку создания и использования ТС, связаны с неполнотой априорной информации о среде, системе и характере ее взаимодействия. Неполнота априорной информации является не недостатком, а особенностью системного проектирования, связанной с ограниченностью ресурсов, выделяемых для создания ТС. Состязательный характер использования ТС определяется высокой динамичностью нашего общества. Эта динамичность способствует быстрой смене требований и идей, что превращает эксплуатацию ТС в состязательный процесс, в котором участвуют две стороны: непрерывно меняющаяся среда (общество) и человек - оператор, осуществляющий адаптацию ТС к изменению среды.

Изображение слайда
78

Слайд 78

10 Примеры сложных технических систем

Изображение слайда
79

Слайд 79

КРИТЕРИИ И ПОКАЗАТЕЛИ КАЧЕСТВА ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ И ИЗДЕЛИЙ 2 Основная задача проектировщика-конструктора – это создание технической системы или изделия, наиболее полно отвечающего своему предназначению (потребностям общества), дающего наибольший экономический эффект и обладающего наиболее высокими технико-экономическими и эксплуатационными показателями. Показатель качества технического изделия (или системы) – это число, величина которого определяет то или иное свойство (характеристику) изделия (или системы). Основными показателями качества изделия (или ТС) являются: потребляемая мощность ; энергоемкость ; производительность; экономичность; прочность конструкции; надежность функционирования; вес, металлоемкость, и габариты; объем и стоимость ремонтных работ; ресурс долговечности ; моральный ресурс, межремонтные сроки; степень автоматизации; простота и безопасность обслуживания; удобство разборки и сборки; удобство управления ; расходы на рабочую силу ; и др.

Изображение слайда
80

Слайд 80

Выбор рациональных показателей качества системы или изделия 3 Набор показателей качества зависит от назначения системы или технического изделия, то есть от целей и задач, которые выполняют та или иная система или изделие. Определение рациональных показателей качества проектируемого изделия или системы и является одной из ключевых задач проектировщика-конструктора. Всякий определенный выбор тех или иных, зависящих от проектировщика, параметров качества изделия (или системы) называется решением задачи обоснования этих показателей. Решения могут быть удачными и неудачными, разумными и неразумными. Рациональными решениями называются такие решения, которые по тем или иным соображениям являются предпочтительнее других.

Изображение слайда
81

Слайд 81

Понятие эффективности системы, изделия 4 Под эффективностью системы или изделия понимают степень пригодности для использования их по назначению. Величину эффективности определяют как показатели качества изделия или системы, так и условия их эксплуатации. К условиям эксплуатации изделия (или системы) прежде всего, относятся режим работы, а также условия взаимодействия его с другими изделиями (или техническими системами) и степени достоверности сведений об их характеристиках. К условиям эксплуатации изделия необходимо отнести также климатические и метеорологические условия, в которых работает данное изделие, а также возможности противодействия нормальному его функционированию со стороны других систем или изделий (например, систем, созданных противником). Таким образом, эффективность применения изделия (или системы) является обобщенным показателем качества изделия (или системы), определяющим степень его (ее) пригодности к использованию по назначению.

Изображение слайда
82

Слайд 82

Определение критерия эффективности 5 Для оценки эффективности изделия (или системы) при его проектировании применяются критерии эффективности. Это обычно числовые характеристики, отражающие степень соответствия изделия своему назначению при определенных условиях применения. Критерий эффективности должен отражать назначение системы или изделия. Как числовая характеристика он должен являться функцией параметров, характеризующих свойства (качество) изделия и условий его применения. Поэтому критерий эффективности чаще всего еще называются целевой функцией оптимизации изделия (или целевым функционалом системы). В принципе любая технико-экономическая характеристика (показатель качества) изделия или системы может быть принята в качестве целевой функции. Критерий отличается от показателя изделия тем, что в нем фигурирует не число, а функция от параметров изделия и указано правило по которому определяют оптимальные значения этих параметров. Критерий (целевая функция) технической системы или изделия – это правило, по которому определяются оптимальные конструктивно-технические и эксплутационные характеристики системы или изделия.

Изображение слайда
83

Слайд 83

Выбор критерия (целевой функции) 6 Выбор критерия оптимизации изделия или системы является не простой задачей. Чем больше параметров изделия входит в критерий, тем он полнее. Однако при выборе функциональной связи критерия эффективности с параметрами качества и условиями применения системы или изделия необходимо учитывать не одинаковую значимость отдельных свойств и условий применения. В качестве критериев целесообразно выбирать величины, имеющие определенный физический смысл. В связи с разнообразием задач, которые решаются различными системами или изделиями, установить единый, универсальный критерий эффективности нельзя. При выборе критерия для изделия (или системы) следует учитывать его специфические особенности. В принципе любая технико-экономическая характеристика (показатель качества) изделия или системы может быть принята в качестве целевой функции. Так, например, в качестве критерия для оптимизации параметров изделий машиностроительного производства могут быть выбраны следующие: коэффициент полезного действия ; производительность; экономичность; прочность; надежность; вес; металлоемкость; габариты; энергоемкость; объем и стоимость ремонтных работ; расходы на рабочую силу; ресурс долговечности; межремонтные сроки; моральный ресурс; и др.

Изображение слайда
84

Слайд 84

Выбор критерия (целевой функции) 7 Удельный вес каждого из перечисленных критериев зависит от назначения машины: в машинах-генераторах и преобразователях энергии на первом плане стоит величина к.п.д., определяющего совершенство преобразования затрачиваемой энергии в полезную; в машинах-орудиях — производительность, четкость и безотказность действия; в металлорежущих станках — производительность, точность обработки, диапазон выполняемых операций; в приборостроении — чувствительность, точность; стабильность показаний; в транспортной технике, особенно в авиационной и ракетной, - малый вес конструкции, высокий к.п.д. двигателя, обуславливающий малый вес бортового запаса топлива. Будем в дальнейшем обозначать показатель эффективности буквой W. Конкретный вид показателя эффективности W,. которым следует пользоваться при численной оценке эффективности, зависит от специфики основного назначения рассматриваемого изделия, его целевой направленности, а так же от задачи проектирования (исследования), которая может быть поставлена в той или другой форме.

Изображение слайда
85

Слайд 85

Выбор критерия (целевой функции) 8 Применение изделий сопровождается большим числом случайных факторов, которые определяются случайными ошибками работы системы или изделия, разбросом конструктивных параметров изделия и условий его применения. Поэтому в этом случае результаты функционирования изделия должны рассматриваться как функции случайных величин, а критерии эффективности обычно представляют собой вероятностные характеристики. В этом случае в качестве критерия чаще всего используются вероятности различных событий и математические ожидания — случайных величин. То есть, многие функции изделия или системы выполняются в условиях, содержащих элемент случайности, например, изделие, предназначенное для применения в военных операциях. В этих случаях результат функционирования изделия в военной операции, даже организованной строго определенным образом, не может быть точно предсказан, остается случайным. Если это так, то в качестве показателя эффективности W выбирается не просто характеристика исхода операции, а ее среднее значение (математическое ожидание). Правильный выбор показателей эффективности — необходимое условие полезности исследований, применяемых при обосновании параметров (показателей качества) изделия или систем при проектировании. Рассмотрим ряд примеров, в каждом из которых показатель эффективности W выбран в соответствии с целевой направленностью проектируемого изделия или технической системы.

Изображение слайда
86

Слайд 86

Примеры определения целевой функции (критерия) оптимизации конструктивных параметров изделия. 9 Пример 1. Разрабатывается машиностроительный сборочный цех, причем производство в этом цеху должно приносить прибыль заводу, т.е. быть рентабельным. Критерий эффективности — максимальная прибыль (или средняя прибыль), приносимая цехом за хозяйственный год. Пример 2 Создается истребитель. Целью будущей операции — сбить самолет заданной группой создаваемых истребителей. Критерием эффективности (целевой функции) является максимум вероятности поражения самолета. Пример 3. Ремонтная мастерская занимается обслуживанием машин; ее рентабельность определяется количеством машин, обслуженных в течение дня. Для нее разрабатывается новый станок или машина для увеличения числа обслуженных машин. Критерий эффективности — среднее число машин, обслуженных за день («среднее» потому, что фактическое число случайно). Пример 4. Разрабатывается мобильная группа радиолокационных станций. Эта группа радиолокационных станций в определенном районе будет вести наблюдение за воздушным пространством в своей зоне ответственности. Задача группы — обнаружить любой самолет, если он появится в их зоне ответственности. Критерий эффективности — максимум вероятности обнаружения любого самолета, появившегося в районе. Пример 5. Предпринимается ряд мер по повышению надежности электронной цифровой вычислительной машины. Цель модернизации ЭВМ — уменьшить частоту появления ее неисправностей («сбоев»), или; что равносильно, увеличить средний промежуток времени между сбоями («наработку на отказ»). Проще говоря, требуется повысить надежность работы ЭВМ. Критерий эффективности — максимум среднего времени безотказной работы ЭВМ (или среднее относительное время исправной работы).

Изображение слайда
87

Слайд 87

Примеры определения целевой функции (критерия) оптимизации конструктивных параметров изделия. 10 Во всех рассмотренных примерах показатель эффективности, каков бы он ни был, требовалось обратить в максимум («чем больше, тем лучше»). Вообще, это не обязательно: при проектировании часто пользуются показателями, которые требуется обратить не в максимум, а в минимум («чем меньше, тем лучше»). Например, в примере 4 можно было бы в качестве критерия эффективности взять «минимум вероятность того, что появившийся самолет не будет обнаружен» — этот показатель желательно сделать как можно меньше. В примере 5 за критерий эффективности можно было бы принять «минимум среднего числа сбоев за сутки». Пример 6. Если оценивается какая-то проектируемая система, обеспечивающая наведение снаряда на цель, то в качестве критерия эффективности можно выбрать среднее значение «промаха» снаряда (расстояния от траектории до центра цели), которое желательно сделать как можно меньше. Пример 7. Создается машина для уборки улиц от снега. Желательно сделать продуктивность такой машины такой, чтобы количество машин (наряд машин), выделяемых на уборку снега с улиц города было минимальным. Стоимость такой системы машин желательно, чтобы тоже была минимальной. Таким образом, во многих задачах проектных исследований разумное решение должно обеспечивать не максимум, а минимум некоторого показателя. Очевидно, что случай, когда критерий эффективности W надо обратить в максимум, легко сводится к задаче минимизации (для этого достаточно, например, изменить знак величины W). Поэтому в дальнейшем, рассматривая в общем виде задачу исследования операций, мы будем для простоты говорить только о случае, когда W требуется обратить в минимум. Что касается практических конкретных задач, то мы будем пользоваться как показателями эффективности, которые требуется максимизировать, так и теми, которые требуется минимизировать.

Изображение слайда
88

Слайд 88

МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ИЗДЕЛИЯ ИЛИ СИСТЕМЫ ИСПОЛЬЗУЕМАЯ ПРИ ОПТИМИЗАЦИИ ИХ ПАРАМЕТРОВ 11 Для применения количественных методов исследования при проектировании всегда требуется построить ту или другую математическую модель функционирования изделия или системы. При построении математической модели функционирования изделия каким-то образом реальные процессы функционирования упрощаются, схематизируются; из бесчисленного множества факторов, влияющих на функционирование изделия, выделяется сравнительно небольшое количество важнейших, и полученная схема описывается с помощью того или другого математического аппарата. В результате устанавливаются количественные связи между условиями функционирования, параметрами изделия (системы) и критерием эффективности (или критериями, если их несколько). Чем удачнее подобрана математическая модель, тем лучше она отражает характерные черты функционирования проектируемого изделия или системы, тем успешнее и полезнее будет проведено исследование и вытекающие из него рекомендации по требуемым параметрам будущего изделия (показателям качества) Общих способов построения математических моделей не существует. В каждом конкретном случае модель строится, исходя из целевой направленности изделия и задач научного исследования, с учетом требуемой точности решения, а также точности, с какой могут быть известны исходные данные.

Изображение слайда
89

Слайд 89

ТРЕБОВАНИЯ К МАТЕМАТИЧЕСКИМ МОДЕЛЯМ 12 Требования к модели противоречивы. С одной стороны, она должна быть достаточно полной, т. е. в ней должны быть учтены все важные факторы, от которых существенно зависят проектные параметры нового изделия. С другой стороны, модель должна быть достаточно простой для того, чтобы можно было установить обозримые (желательно — аналитические) зависимости между входящими в нее параметрами. Модель не должна быть «засорена» множеством мелких, второстепенных факторов — их учет усложняет математический анализ и делает результаты исследования трудно обозримыми. Одним словом, искусство составлять математические модели есть именно искусство, и опыт в этом деле приобретается постепенно. Две опасности всегда подстерегают составителя модели: первая — утонуть в подробностях («из-за деревьев не увидеть леса»); вторая— слишком огрубить явление («выплеснуть из ванны вместе с водой и ребенка». В сложных случаях, когда построение модели вызывает наибольшее сомнение, полезным оказывается своеобразный «спор моделей», когда одно и то же явление исследуется на нескольких моделях. Если научные выводы и рекомендации от модели к модели меняются мало, то — серьезный аргумент в пользу объективности проектного исследования. Характерным для сложных задач исследования функционирования изделий и систем является также повторное обращение к модели после того, как первый цикл исследований выполнен, возвращаются снова к модели и вносят в нее необходимые коррективы. Построение математической модели — наиболее важная и ответственная часть проектного исследования, требующая глубоких знаний не только и не столько в математике, сколько в существе моделируемых явлений. Однако раз созданная удачная модель может найти применение и далеко за пределами того круга явлений, для которого она первоначально создавалась. Так, например, математические модели массового обслуживания нашли широкое применение в целом ряде областей, далеких, с первого взгляда, от массового обслуживания (надежность технических устройств, организация автоматизированного производства, задачи ПВО и др.). Математические модели, первоначально предназначенные для описания динамики развития биологических популяций, находят широкое применение при описании боевых действий и наоборот — боевые модели с успехом применяются в биологии.

Изображение слайда
90

Слайд 90

ТИПЫ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ 13 Математические модели, применяемые в настоящее время при проектировании изделий, можно грубо подразделить на два класса: аналитические и статистические. Для первых характерно установление формульных, аналитических зависимостей между параметрами задачи, записанных в любом виде: алгебраические уравнения, обыкновенные дифференциальные уравнения, уравнения с частными производными и т. д. Чтобы такое аналитическое описание операции было возможно, как правило, нужно принять те или иные допущения или упрощения. С помощью аналитических моделей удается с удовлетворительной точностью описать только сравнительно простое функционирование изделий и систем, где число взаимодействующих элементов не слишком велико. В операциях же большого масштаба, сложных, в которых переплетается действие огромного количества факторов в том числе и случайных, на первый план выходит метод статистического моделирования. Он состоит в том, что процесс функционирования изделия как бы «копируется» на вычислительной машине, со всеми сопровождающими его случайностями. Всякий раз, когда в ход операции вмешивается какой-либо случайный фактор, его влияние учитывается посредством «розыгрыша», напоминающего бросание жребия. В результате многократного повторения такой процедуры удается получить интересующие нас характеристики исхода с любой степенью точности.

Изображение слайда
91

Слайд 91

ДОСТОИНСТВА И НЕДОСТАТКИ ДВУХ ТИПОВ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ 14 Статистические модели имеют перед аналитическими то преимущество, что они позволяют учесть большее число факторов и не требуют грубых упрощений и допущений. Зато результаты статистического моделирования труднее поддаются анализу и осмыслению. Более грубые аналитические модели описывают явление лишь приближенно, зато результаты более наглядны и отчетливее отражают присущие функционированию изделия основные закономерности. Наилучшие результаты получаются при совместном применении аналитических и статистических моделей: простая аналитическая модель позволяет вчерне разобраться в основных закономерностях явления, наметить главные его контуры, а любое дальнейшее уточнение может быть получено статистическим моделированием. При создании математических моделей функционирования изделий и систем используются методы следующих наук: физики, теоретической механики, математики, теории вероятностей, исследования операций, логики, теории игр, теории принятия решений, сопротивления материалов, теории машин и механизмов и др.

Изображение слайда
92

Слайд 92

ОБЩИЕ ПОСТАНОВКИ ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ПРОЕКТИРУЕМЫХ ИЗДЕЛИЙ ИЛИ СИСТЕМ И МЕТОДИЧЕСКИЕ ПОДХОДЫ ИХ РЕШЕНИЯ 15 Рассмотрим задачу исследования функционирования изделия в общей постановке, безотносительно к виду его основного назначения. Пусть имеется некоторый процесс или операция, которую выполняет наше проектируемое изделие или система, на исход которого мы можем в какой-то мере влиять, выбирая тем или другим способом зависящие от нас параметры (показатели качества) проектируемого изделия. Эффективность функционирования изделия или системы характеризуется каким-то численным показателем W, который мы бы хотели обратить в минимум. То есть критерием эффективности является минимум показателя W. Предположим, что тем или иным способом математическая модель функционирования изделия или системы построена; она позволяет вычислить показатель эффективности W при любых выбранных параметрах (показателях качества) нашего изделия или системы, для любой совокупности условий, в которых оно (она) функционирует. Рассмотрим сначала наиболее простой случай: все факторы, от которых зависит успех функционирования изделия, делятся на две группы: — заданные, заранее известные факторы (условия функционирования) α={α 1,α 2,…}, на которые мы влиять не можем; — зависящие от нас факторы (параметры изделия – показатели качества, элементы решения) Х={х 1, х 2...} которые мы, в известных пределах, можем выбирать по своему усмотрению.

Изображение слайда
93

Слайд 93

ДЕТЕРМИНИРОВАННАЯ ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ПРОЕКТИРУЕМЫХ ИЗДЕЛИЙ ИЛИ СИСТЕМ 16 Этот случай, в котором факторы, влияющие на исход функционирования изделия, либо заранее известны, либо зависят от нас, мы будем называть детерминированным. Заметим, что под «заданными условиями» α={α1,α2,…}, могут пониматься не только обычные числа, но и функции, в частности ограничения, наложенные на элементы решения. Равным образом, элементы решения Х={х1, х2...} также могут быть не только числами, но и функциями. Показатель эффективности W зависит от обеих групп факторов: как от заданных условий, так и от элементов решения. Запишем эту зависимость в виде общей символической формулы: X о = arg min W (α1,α2,…; х1, х2...). X Так как математическая модель построена, будем считать, что зависимость W (α1,α2,…; х1, х2...) нам известна, и для любых α={α1,α2,…}; X ={х1, х2...} мы можем найти W. Тогда задачу оптимизации параметров проектируемого изделия или системы можно математически сформулировать так: При заданных условиях α={α1,α2,…}найти такие элементы решения Х={х1, х2...} (показатели качества изделия или системы), которые обращают показатель W в минимум.

Изображение слайда
94

Слайд 94

ДЕТЕРМИНИРОВАННАЯ ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ПРОЕКТИРУЕМЫХ ИЗДЕЛИЙ ИЛИ СИСТЕМ 17 Перед нами — типично математическая задача, относящаяся к классу так называемых вариационных задач. Методы решения таких задач подробно разработаны в математике. Простейшие из этих методов («задачи на максимум и минимум») хорошо известны каждому инженеру. Для нахождения максимума или минимума (короче, экстремума) функции нужно продифференцировать ее по аргументу (или аргументам, если их несколько), приравнять производные нулю и решить полученную систему уравнений. Однако этот простой метод в задачах исследования операций имеет ограниченное применение. Причин этому несколько. 1. Когда аргументов X ={х1, х2...} много (а это типично при проектировании систем), совместное решение системы уравнений полученных дифференцированием основной зависимости зачастую оказывается не проще а сложнее чем непосредственный поиск экстремума. 2. В случае, когда на элементы решения X ={х1, х2...} наложены ограничения (т. е., область их изменения ограничена), часто экстремум наблюдается не в точке, где производные обращаются в нуль, а на границе области возможных решений. Возникает специфическая математическая задача «поиска экстремума при наличии ограничений», не укладывающаяся в схему классических вариационных методов. 3. Наконец, производных, о которых идет речь, может вовсе не существовать, например, если аргументы X ={х1, х2...} изменяются не непрерывно, а дискретно, или же сама функция W имеет особенности.

Изображение слайда
95

Слайд 95

МЕТОДЫ РЕШЕНИЯ ДЕТЕРМИНИРОВАННЫХ ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ПРОЕКТИРУЕМЫХ ИЗДЕЛИЙ ИЛИ СИСТЕМ 18 Общих математических методов нахождения экстремумов функций любого вида при наличии произвольных ограничений не существует. Однако для случаев, когда функция и ограничения обладают определенными свойствами, современная математика предлагает ряд специальных методов. Например, если показатель эффективности W зависит от элементов решения X ={х1, х2...} линейно и ограничения, наложенные на х1, х2... также имеют вид линейных равенств (или неравенств), максимум функции W находится с помощью специального аппарата, так называемого линейного программирования (например, используется симплекс метод). Если эти функции обладают другими свойствами (например, выпуклы или являются квадратичными), применяется аппарат «выпуклого», или «квадратичного» программирования более сложный по сравнению с линейным программированием, но все же позволяющий в приемлемые сроки найти решение. Если функционирование системы естественным образом расчленяется на ряд шагов» или «этапов» (например, хозяйственных лет), а показатель эффективности W выражается в виде суммы показателей достигнутых за отдельные этапы, то для нахождения решения, обеспечивающего максимальную эффективность, может быть применен метод динамического программирования (см. теорию исследования операций).

Изображение слайда
96

Слайд 96

ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ПРОЕКТИРУЕМЫХ ИЗДЕЛИЙ ИЛИ СИСТЕМ В УСЛОВИЯХ НЕОПРЕДЕЛЕННОСТИ 19 К сожалению, этот простейший случай не так уж часто встречается на практике. Гораздо более типичен случай, когда не все условия функционирования известны заранее, а некоторые из них содержат элемент неопределенности. Например, успех операции может зависеть от метеорологических условий, которые заранее неизвестны, или от колебаний спроса и предложения, заранее трудно предвидимых, связанных с капризами моды, или же от поведения разумного противника, действия которого заранее неизвестны. В подобных случаях эффективность применения изделия зависит уже не от двух, а от трех категорий факторов: — условия выполнения операции α={α1,α2,…}, которые известны заранее и изменены быть не могут; — неизвестные условия или факторы Y ={Y1, Y2,...}; — элементы решения Х={х1, х2...}, которые нам предстоит выбрать. Пусть эффективность изделия или системы характеризуется некоторым показателем W, зависящим от всех трех групп факторов. Это мы запишем в виде общей формулы: W = W (α1,α2,…; Y1, Y2,...; х1, х2...). Если бы условия α={α1,α2,…} были известны, мы могли бы заранее подсчитать критерий и выбрать такое решение Х={х1, х2...}, при котором показатель W минимизируется. Xo = arg min W (α1,α2,…; Y1, Y2,...; х1, х2...). X Беда в том, что параметры Y ={Y1, Y2,...} нам неизвестны, а значит, неизвестен и зависящий от них показатель эффективности W при любом решении. Тем не менее, задача выбора решения по-прежнему стоит перед нами. Ее можно сформулировать так: При заданных условиях α={α1,α2,…} с учетом неизвестных факторов Y ={Y1, Y2,...} найти такие элементы решения Х o ={х1, х2...}, которые по возможности обращали бы в минимум показатель эффективности W.

Изображение слайда
97

Слайд 97

ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ПРОЕКТИРУЕМЫХ ИЗДЕЛИЙ ИЛИ СИСТЕМ В УСЛОВИЯХ НЕОПРЕДЕЛЕННОСТИ 20 Это — уже другая, не чисто математическая задача (недаром в ее формулировке сделана оговорка «по возможности»). Наличие неизвестных факторов Y ={Y1, Y2,...} переводит нашу задачу в другую категорию: она превращается в задачу о выборе решения в условиях неопределенности. Давайте будем честны: неопределенность есть неопределенность. Если условия функционирования изделия неизвестны, мы не имеем возможности так же успешно организовать математическую модель с учетом этих неопределенностей, как мы это сделали бы, если бы располагали большей информацией. Поэтому любое решение, принятое в условиях неопределенности, хуже решения, принятого во вполне определенной ситуации. Наше дело — сообщить своему решению в наибольшей возможной мере черты разумности. Решение, принятое в условиях неопределенности, но на основе математических расчетов, будет все же лучше решения, выбранного наобум. Задачи о выборе решения в условиях неопределенности встречаются нам в жизни на каждом шагу. Пусть, например, мы собрались ехать в отпуск, взяв с собой чемодан ограниченного объема, причем вес чемодана не должен превышать того, при котором мы можем носить его без посторонней помощи (условия α={α1,α2,…}). Погода в районах путешествия заранее неизвестна (условия Y ={Y1, Y2,...}). Спрашивается, какие предметы одежды (Х={х1, х2...}) следует взять с собой? Эту задачу мы, разумеется, решаем без всякого математического аппарата, хотя, по-видимому, не без опоры на какие-то численные данные (хотя бы на вероятности прогноза морозной или дождливой погоды в районах путешествия в данное время года). Однако, если нужно принять более серьезное и ответственное решение (например, о характеристиках проектируемой плотины в районе возможных паводков, или о выборе типа посадочного устройства для посадки на планету с неизвестными свойствами поверхности, или о выборе образца вооружения для борьбы с противником, характеристики которого заранее неизвестны), то выбор решения в обязательном порядке должен быть подкреплен математическими расчетами, облегчающих этот выбор и придающие этому выбору, в доступной мере, черты разумности.

Изображение слайда
98

Слайд 98

МЕТОДЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ В УСЛОВИЯХ НЕОПРЕДЕЛЕННОСТИ 21 Применяемые при этом методы существенно зависят от того, какова природа неизвестных факторов Y ={Y1, Y2,...} и какими ориентировочными сведениями о них мы располагаем. Наиболее простым и благоприятным для расчетов является случай, когда неизвестные факторы Y ={Y1, Y2,...} представляют собой случайные величины (или же случайные функции), о которых имеются статистические данные, характеризующие их распределение. Пусть, например, мы проектируем железнодорожную сортировочную станцию, стремясь оптимизировать процесс обслуживания прибывающих на эту станцию грузовых поездов. Заранее неизвестны ни точные моменты прибытия поездов, ни количество вагонов в каждом поезде, ни адреса, по которым направляются вагоны. Все эти характеристики представляют собой случайные величины, закон распределения каждой из которых (и их совокупности) может быть определен по имеющимся данным обычными методами математической статистики. Аналогично, в каждой военной операции присутствуют случайные факторы, связанные с рассеиванием снарядов, со случайностью моментов обнаружения целей и т. п. В принципе все эти факторы могут быть изучены методами теории вероятностей, и для них могут быть получены законы распределения (или, по крайней мере, числовые характеристики). В случае, когда неизвестные факторы, фигурирующие в операции — Y ={Y1, Y2,...} — являются обычными случайными величинами (или случайными функциями), распределение которых, хотя бы ориентировочно, известно, для оптимизации решения может быть применен один из двух приемов: — искусственное сведение к детерминированной схеме; — «оптимизация в среднем».

Изображение слайда
99

Слайд 99

МЕТОДЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ В УСЛОВИЯХ НЕОПРЕДЕЛЕННОСТИ 22 Первый прием сводится к тому, что неопределенная, вероятностная картина явления приближенно заменяется детерминированной. Для этого все участвующие в задаче случайные факторы Y ={Y 1, Y 2,...} приближенно заменяются не случайными (как правило, их математическими ожиданиями). Этот прием применяется по преимуществу в грубых, ориентировочных расчетах, когда диапазон случайных изменений величин Y ={Y 1, Y 2,...}сравнительно мал, т. е. они без большой натяжки могут рассматриваться как не случайные. Заметим, что тот же прием замены случайных величин их математическими ожиданиями может успешно применяться и в случаях, когда величины Y ={Y 1, Y 2,...}обладают большим разбросом, но показатель эффективности W зависит от них линейно (или почти линейно). Второй прием («оптимизация в среднем»), более сложный, применяется, когда случайность величин Y ={Y 1, Y 2,...} весьма существенна и замена каждой из них ее математическим ожиданием может привести к большим ошибкам. Рассмотрим этот случай более подробно. Пусть показатель эффективности W существенно зависит от случайных факторов (будем для простоты считать их случайными величинами) Y ={Y 1, Y 2,...}; допустим, что нам известно распределение этих факторов, скажем, плотность распределения f (у 1, у 2...). Предположим, что проектируемая система или изделие применяется много раз, причем условия Y 1, Y 2..меняются от раза к разу случайным образом. Какое решение Х={х 1, х 2...} следует выбрать? Очевидно, то, при котором операция в среднем будет наиболее эффективна, т. е. математическое ожидание критерия эффективности W будет минимально. Таким образом, нужно выбирать такое решение Х={х 1, х 2...}, при котором обращается в минимум математическое ожидание показателя эффективности М[ W ]: Такую оптимизацию мы будем называть «оптимизацией в среднем».

Изображение слайда
100

Слайд 100

МЕТОДЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ В УСЛОВИЯХ НЕОПРЕДЕЛЕННОСТИ 23 Наиболее трудным для исследования является тот случай неопределенности, когда неизвестные факторы Y ={Y1, Y2,...} не могут быть изучены и описаны с помощью статистических методов: их законы распределения или не могут быть получены (соответствующие статистические данные отсутствуют), или, что еще хуже, таких законов распределения вовсе не существует. Это бывает, когда явление, о котором идет речь, не обладает свойством статистической устойчивости. Например, мы знаем, что на Марсе возможно наличие органической жизни, и некоторые ученые даже считают его весьма вероятным, но совершенно невозможно подсчитать эту вероятность на основе каких-либо статистических данных. Другой пример: предположим, что эффективность проектируемого вооружения сильно зависит от того, будет ли предполагаемый противник к моменту начала боевых действий располагать средствами защиты, и если да, то какими именно? Очевидно, нет никакой возможности подсчитать вероятности этих гипотез — самое большее, их можно назначить произвольно, что сильно повредит объективности исследования. В подобных случаях, вместо произвольного и субъективного назначения вероятностей с дальнейшей «оптимизацией в среднем», рекомендуется рассмотреть весь диапазон возможных условий Y ={Y1, Y2,...} и составить представление о том, какова эффективность применения проектируемого изделия во всем этом диапазоне и как на нее влияют неизвестные условия. При этом задача исследования приобретает новые методологические особенности.

Изображение слайда
101

Слайд 101

ИГРОВАЯ ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ В УСЛОВИЯХ НЕОПРЕДЕЛЕННОСТИ 24 В последнюю очередь рассмотрим своеобразный случай, возникающий в так называемых конфликтных ситуациях, когда неизвестные параметры Y={Y1, Y2,...} зависят не от объективных обстоятельств, а от активно противодействующего нам противника. Такие ситуации характерны для боевых действий, отчасти для спор-тивных соревнований, в конкуренции и т. д. При выборе решений в подобных случаях может оказаться полезным мате-матический аппарат так называемой теории игр - математической теории кон-фликтных ситуаций. Модели конфликтных ситуаций, изучаемые в теории игр, ос-нованы на предположении, что мы имеем дело с разумным и дальновидным про-тивником, всегда выбирающим свое поведение наихудшим для нас (и наилучшим для себя) способом. Такая идеализация конфликтной ситуации в некоторых слу-чаях может подсказать нам наименее рискованное, «перестраховочное» решение, которое необязательно принимать, но, во всяком случае, полезно иметь в виду. Постановка таких игровых задач заключается в том, что цель проектируемой системы является, например, максимизировать выбранный критерий эффективно-сти, а задача противника минимизировать этот критерий. Тогда формализованная постановка задачи может быть записана следующим образом:

Изображение слайда
102

Слайд 102

МНОГОКРИТЕРИАЛЬНЫЕ ЗАДАЧИ 25 Как правило, эффективность больших по объему процессов функционирования больших сложных технических систем и сложных выполняемых ими операций не может быть исчерпывающим образом охарактеризована с помощью одного показателя; на помощь ему приходится привлекать и другие, дополнительные. Например, при оценке деятельности промышленного предприятия приходится учитывать целый ряд показателей, как то: — прибыль, — полный объем продукции («вал»), — себестоимость и т. д. При анализе боевой операции, в которой участвует проектируемое изделие помимо основного показателя, характеризующего ее эффективность (например, математическое ожидание причиненного противнику ущерба), приходится учитывать и ряд дополнительных критериев, как то: — собственные потери, — время выполнения операции, — расход боеприпасов и т. д. Такая множественность показателей эффективности, из которых некоторые желательно максимизировать, а другие — минимизировать, характерна для любой сколько-нибудь сложной задачи исследования операций. Возникает вопрос: как же быть? :

Изображение слайда
103

Слайд 103

ОТБРАКОВКА НЕРАЦИОНАЛЬНЫХ РЕШЕНИЙ В МНОГОКРИТЕРИАЛЬНОЙ ЗАДАЧЕ 26 Прежде всего надо подчеркнуть, что выдвинутые требования, вообще говоря, несовместимы. Решение, обращающее в максимум один какой-то показатель W 1, как правило, не обращает ни в максимум, ни в минимум другие показатели W 2, W 3,.... Поэтому широко распространенная формулировка «достижение максимального эффекта при минимальных затратах» для научного исследования не подходит. Корректной является любая из формулировок «достижение максимального эффекта при заданных затратах» или же «достижение заданного эффекта при минимальных затратах». В общем случае не существует решения, которое обращало бы в максимум один показатель W 1 и одновременно в максимум (или минимум) другой показатель W 2, тем более, такого решения не существует для нескольких показателей. Однако количественными анализ эффективности может оказаться весьма полезным и в случае нескольких показателей эффективности. Прежде всего, он позволяет заранее отбросить явно нерациональные варианты решений, уступающие лучшим вариантам по всем показателям. Проиллюстрируем сказанное на примере. Пусть анализируется боевая операция, оцениваемая по двум показателям: W — вероятность выполнения боевой задачи («эффективность»); S — стоимость израсходованных средств. Очевидно, первый показатель желательно обратить в максимум, а второй — в минимум. Ряд решений можно отбраковать (см. Рис.)

Изображение слайда
104

Слайд 104

СВЕДЕНИЕ МНОГОКРИТЕРИАЛЬНОЙ ЗАДАЧИ В ОДНОКРИТЕРИАЛЬНУЮ 27 Ввиду того, что комплексная оценка сразу по нескольким показателям за-труднительна и требует размышлений, на практике часто пытаются искусственно объединить несколько показателей в один обобщенный критерий. Нередко в качестве такого обобщенного (составного) критерия берут дробь; в числителе ставят те показатели W1, …, Wm, которые желательно увеличить, а в знаменателе, — те, ко-торые желательно уменьшить: Часто «составные критерии» предлагаются не в виде дроби, а в виде «взве-шенной суммы» отдельных показателей эффективности: где а1, а2,...,ak, — положительные или отрицательные коэффициенты. Поло-жительные ставятся при тех показателях, которые желательно максимизировать; отрицательные — при тех, которые желательно минимизировать. Абсолютные значения коэффициентов («веса») соответствуют степени важности показателей.

Изображение слайда
105

Слайд 105

СВЕДЕНИЕ МНОГОКРИТЕРИАЛЬНОЙ ЗАДАЧИ В ОДНОКРИТЕРИАЛЬНУЮ И МЕТОД УСТУПОК 28 В некоторых случаях задачу с несколькими показателями удается свести к задаче с одним-единственным показателем, если выделить только один (главный) показатель эффективности W 1 и стремиться его обратить в максимум, а на остальные, вспомогательные показатели W 2, W 3... наложить только некоторые ограничения вида: W 2 ≥ω 2, W 3 ≤ω 3, W m ≥ω m, W m+1 ≤ω m+1, …, W k ≤ω k. Эти ограничения, разумеется, войдут в комплекс заданных условий α={α 1, α 2, }. Метод уступок Наконец, возможен еще один путь построения компромиссного решения, который можно назвать «методом последовательных уступок». Предположим, что показатели эффективности расположены в порядке убывающей важности: сначала основной W 1 затем другие, вспомогательные: W 2, W 3,... Для простоты будем считать, что каждый из них нужно обратить в максимум (если это не так, достаточно изменить знак показателя). Процедура построения компромиссного решения сводится к следующему. Сначала ищется решение, обращающее в максимум главный показатель эффективности W 1. Затем назначается, исходя из практических соображений и точности, с какой известны исходные данные (а часто она бывает небольшой), некоторая «уступка» ΔW 1 которую мы согласны допустить для того, чтобы обратить в максимум второй показатель W 2. Налагаем на показатель W 1 ограничение, чтобы он был не меньше, чем W 1 *-ΔW 1, где W 1 * —. максимально возможное значение W 1 и при этом ограничении ищем решение, обращающее в максимум W 2. Далее снова назначается «уступка» в показателе W2, ценой которой можно максимизировать W 3 и т. д. Такой способ построения компромиссного решения хорош тем, что здесь сразу видно, ценой какой «уступки» в одном показателе приобретается выигрыш в другом.

Изображение слайда
106

Слайд 106

Пример определения критерия эффективности изделия 29 В связи с разнообразием задач, которые решаются различными системами или изделиями, установить единый, универсальный критерий эффективности, нельзя. При выборе критерия для изделия (или системы) следует учитывать его специфические особенности. Пример 8. Целью проектирования является выбор площадей поперечных сечений отдельных стержней Х ={ b 1, b 2, b 3 } фермы так, чтобы ферма была бы по возможности легкой и удовлетворялись ограничения на напряжение, устойчивость при продольном изгибе, смещение, и размеры стержней. Исходя из поставленной задачи проектирования критерий этой задачи записывается следующим образом. X o =а rg min G ( X ) = а rg min [ ρ g(10·2 1/2 · b 1 +10·b 2 +10·2 1/2 · b 3 )]. где ρ g — удельный вес материала, из которого изготовлена ферма. Для окончательной постановки этой задачи добавляются еще функции ограничений определяющих ограничения на напряжение, устойчивость при продольном изгибе, смещение, и размеры стержней. Решение подобной задачи возможно одним из градиентных методов

Изображение слайда
107

Слайд 107

ГЛАВНЫЕ ЗАДАЧИ ПРИ КОНСТРУИРОВАНИИ ИЗДЕЛИЙ ОБЩЕГО МАШИНОСТРОЕНИЯ 4 Проектируя машину, конструктор должен добиваться всемерного увеличения ее рентабельности и повышения экономического эффекта за весь период работы. Основные способы решения этой задачи - повышение полезной отдачи машины, увеличение ее долговечности и снижение эксплуатационных расходов. Вместе с тем конструктор должен заботиться об уменьшении трудоемкости изготовления, снижении себестоимости, сокращении сроков проектирования, изготовления и доводки машин. Стоимость машиностроительной продукции зависит от обширного комплекса технологических, организационно-производственных, экономических, тарифных и других факторов. Мы рассмотрим только те способы повышения экономичности и снижения стоимости машиностроительной продукции, которые непосредственно связаны с конструированием и зависят от деятельности конструктора.

Изображение слайда
108

Слайд 108

Экономический фактор должен играть первостепенную роль в конструировании. В частности конструкции не должны заслонять основной цели конструирования — увеличения экономического эффекта машин. Многие конструкторы считают, что экономически конструировать - значит уменьшать стоимость изготовления машины, избегать сложных и дорогих решений, применять наиболее дешевые материалы и наиболее простые способы обработки. Это только небольшая часть задачи. Главное значение имеет то, что экономический эффект определяется величиной полезной отдачи машины и суммой эксплуатационных расходов за вес период работы машины. Стоимость машины является только одним и не всегда главным составляющим этой суммы. Экономически направленное конструирование должно учитывать весь комплекс факторов, определяющих экономичность машины, и правильно оценивать относительное значение этих факторов. Это правило часто игнорируют. Стремясь к удешевлению продукции, конструктор нередко добивается экономии только в одном направлении и не замечает других, гораздо более эффективных путей повышения экономичности. Более того, частная экономия, осуществляемая без учета совокупности всех факторов, нередко ведет к снижению суммарной экономичности машин. Главными факторами, определяющими экономичность машин, являются: рентабельность - величина полезной отдачи машины, долговечность, надежность, стоимость рабочей силы, потребление энергии, стоимость ремонтов, стоимость изготовления машины. ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ КОНСТРУИРОВАНИЯ 5

Изображение слайда
109

Слайд 109

Рентабельность машины 6 Рентабельность ( q) машины определяется отношением полезной отдачи или выработки ( От) машины за определенный период времени, выраженной в денежном эквиваленте, к сумме расходов ( Р) на эксплуатацию за тот же период : Под полезной отдачей понимается стоимость продукции, вырабатываемой машиной (стоимость готовых изделий, полуфабрикатов, промежуточных операций, полезной работы, выполняемой машиной), Сумма расходов в общем случае складывается из стоимости; Ам - амортизации машины, Эн — потребляемой энергии, Мт — потребляемых материалов, Рс — рабочей силы, Oб — технического обслуживания, Нк — накладных расходов, Рм — ремонта, Нз — общезаводских амортизационных начислений, т. е. Р = Ам+ Эн+ Мт+ Рс+ Об + Нк + Рм + Нз. Величина q должна быть больше единицы. Иначе машина будет работать убыточно и смысл ее существования утрачивается.

Изображение слайда
110

Слайд 110

ЭKOHOMИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ 7 Годовой экономический эффект Q от работы машины (годовой доход) равен разности отдачи и суммы годовых расходов: Q =От-Р=От(1- P /От)=От(1-1/ q ), (2) где q — рентабельность. Суммарный экономический эффект ΣQ за весь период службы машины (общий доход) равен разности суммарной отдачи машины ΣОт и суммарной величины расходов Σ Р за период службы: ΣQ =ΣОт - ΣР, или ΣQ = ΣОт-(ΣАм+ΣЭн+ΣМт+ΣРс+ΣОб+ΣНк+ΣРм+ΣНз). (3) Величина ΣQ зависит от длительности эксплуатации. Введем следующие уточнения. Пусть Н — срок службы машины т. е. общая продолжительность (в годах) пребывания машины в эксплуатации; h - длительность фактической работы машины (в годах) за весь период ее эксплуатации. Если предположить, что машина работает до полного исчерпания физического ресурса, то, очевидно, h представляет собой долговечность машины, т. е. общую возможную ее наработку за период эксплуатации. Отношение: η исп = h / H (4) представляет собой коэффициент использования машины, характеризующий интенсивность ее использования в эксплуатации.

Изображение слайда
111

Слайд 111

Экономический эффект 8 Некоторые компоненты уравнения суммарного экономического эффекта ( ΣРм, ΣНз ) пропорциональны сроку службы машины, т. е. ΣРм= Н Рм, ΣH з= Н Нз. Другие ( ΣОт, ΣЭн, ΣРс, ΣОб, ΣМт, ΣНк ) пропорциональны продолжительности фактической работы машины (т. е. при сделанном допущении - долговечности машины) и соответственно равны ΣОт = h От; ΣЭн = h Эн и т. д. Стоимость амортизации машины за весь период службы равна стоимости машины ΣАм = С. Подставив эти значения компонентов в уравнение ΣQ, получаем ΣQ = h От - [С+ h (Эн+ Мт+ Рс+ Об+ Нк) + Н (Рм+ Нз)]. Обозначим расходы, пропорциональные долговечности машины h, через Р', а расходы, пропорциональные сроку службы Н, - через Р". Тогда Σ Q = h От - (С+ h Р' + H Р")= h От - [ C - h (Р'+ H Р"/ h )]. Так как H / h =1/ η исп то ΣQ = h (От - Р' - Р"/ η исп ) - С. (6) Суммарный экономический эффект в функции срока службы Н равен ΣQ = Н [η исп (От - Р') - Р"] - С. (7)

Изображение слайда
112

Слайд 112

Срок окупаемости и коэффициент эксплутационных расходов 9 Срок окупаемости машины ( Нок) определяется, как срок службы, при котором суммарный экономический эффект равен стоимости машины ( Σ Q = С ). Подставляя это выражение в уравнение ΣQ = Н [η исп (От - Р') - Р"] – С, получаем Нок=2С / [η исп (От - Р') - Р"] При определении срока окупаемости можно игнорировать затраты на ремонт (как правило, незначительные на первых этапах работы машины). Назовем коэффициентом эксплуатационных расходов отношение суммы расходов за весь период службы машины к ее стоимости Процентное отношение стоимости машины к стоимости всех расходов равно обратной величине коэффициента эксплуатационных расходов: c=C/ Σ P =(1/k)100%. Коэффициент k, как правило, значительно больше единицы и может достигать величин 10 - 100. Как видно из выражения, коэффициент эксплуатационных расходов повышается с увеличением долговечности h. Соответственно снижается доля стоимости машины в общей сумме расходов.

Изображение слайда
113

Слайд 113

Влияние эксплутационных факторов на экономический эфект 1 0 Из уравнения ΣQ = h (От - Р' - Р"/ η исп ) - С видно, что суммарный экономический эффект, т. е. общий доход за время работы машины, пропорционален долговечности h машины. Он тем больше, чем больше полезная годовая отдача машины От и чем меньше стоимость машины С и расходы Р' (расходы пропорциональные долговечности h ) и Р" (расходы пропорциональные сроку службы H ). Снижение стоимости машины ощутимо влияет на экономический эффект только при малых сроках службы. Справедлив и обратный вывод: повышение стоимости машины при больших сроках службы очень мало отражается на величине экономического эффекта. Следовательно, увеличение стоимости машины, направленное на повышение ее долговечности, вполне оправдано, так как выигрыш от повышения долговечности намного превышает снижение экономического эффекта, вызванное увеличением стоимости машины. Повышение к. п. д. (снижение расходов на энергию) в рассматриваемом случае влияет незначительно. Снижение стоимости рабочей силы, достигаемое путем автоматизации, многостаночного обслуживания и т. п., сильно увеличивает экономический эффект. Возрастает экономический эффект при повышении полезной отдачи машины. Очень сильно экономический эффект возрастает при совместном увеличении долговечности и полезной отдачи машин и снижении расходов на рабочую силу.

Изображение слайда
114

Слайд 114

Влияние эксплутационных факторов на экономический эфект 1 1 В разных категориях машин и при различной структуре эксплуатационных расходов влияние различных факторов на экономический эффект может быть различным. Существует обширная категория машин (станки; автомобили; строительные, сельскохозяйственные), которые не могут функционировать без оператора. Здесь расходы на рабочую силу относительно велики. Соответственно невелико значение стоимости машины в сумме эксплуатационных расходов. У машин, которые длительное время могут функционировать без участия оператора (электродвигатели, электрогенераторы, насосы, компрессоры, полу- и автоматы и т. п.), расходы на рабочую силу состоят только из стоимости периодического ухода за ними. В этой категории машин относительная роль стоимости машин гораздо выше. Энергопотребление также неодинаково для машин различных категорий. У тепловых машин фактор энергопотребления отодвигает на задний план стоимость машины, а иногда и рабочей силы. Есть машины, у которых расход энергии незначителен вследствие высокого к. п, д. (электрогенераторы, редукторы и т. п.). Роль стоимость в этом случае велика. Стоимость машины в решающей степени зависит от серийности выпуска. У машин некоторых классов большое значение имеют расходы на амортизацию, обслуживание и ремонт производственных зданий и сооружений. Экономический расчет, позволяет в каждом отдельном случае определить структуру эксплуатационных расходов, относительную роль их составляющих и установить основы рационального с экономической точки зрения проектирования машины.

Изображение слайда
115

Слайд 115

1 2 Как общее правило, экономический эффект в наибольшей степени зависит от величины полезной отдачи и долговечности машины. Эти факторы должны стоять в центре внимания при конструировании машин. Столь же большое значение имеет надежность, определяющая наряду с долговечностью объем и стоимость ремонтов, производимых за время пребывания машины в эксплуатации. Из сказанного выше отнюдь не вытекает, что конструктор может ослабить внимание к задаче уменьшения стоимости машин. Такой вывод был бы глубоко неверным. Как было показано, роль фактора стоимости зависит от категории машин и может быть значительной у машин с малыми энергопотреблением и расходами на рабочую силу, а также у машин с относительно небольшим сроком службы. Следует отметить, что наряду с уменьшением индивидуальной стоимости машин существует более эффективный способ снижения стоимости машиностроительной продукции в целом — сокращение номенклатуры объектов производства путем выбора рационального типажа машин и агрегатов. Выводы о влиянии факторов на экономический эффект

Изображение слайда
116

Слайд 116

1 3 Полезная отдача выражается стоимостью продукции или полезной работы, выполняемой машиной в единицу времени. Величина полезной отдачи зависит от п р о и з в о д и т е л ь н о с т и машины, т. е. от числа операций, производимых ею в единицу времени, и от с т о и м о с т и операций. Увеличение полезной отдачи является комплексной задачей, решение которой во многом зависит от правильности эксплуатации. Для автомашин, например, эксплуатационные средства повышения отдачи заключаются в сокращении холостых пробегов, применение прицепов и т.д. Производительность машин-орудий повышают интенсификацией технолог. операций, применением специальной оснастки. В основном же эту задачу необходимо решать к о н с т р у к т и в н ы м и мероприятиями. Машине должна быть придана наибольшая возможная производительность, согласованная с реальными требованиями производства и перспективами его развития. Рабочие органы машины следует рассчитывать на максимальный объем операций, с соответствующим выбором ее кинематики, мощности, прочности и жесткости. Главными способами повышения производительности машин являются : увеличение числа одновременно производимых над изделием операций; увеличение числа одновременно обрабатываемых изделий; автоматизация технологического процесса. Первый способ получил наиболее полное выражение в конструкции агрегатных металлообрабатывающих станков, позволяющих обрабатывать детали одновременно по нескольким или всем поверхностям. Другим примером могут служить многорезцовые токарные автоматы. Представителями второго направления являются р о т о р н ы е машины, на которых одновременно обрабатывают большое число деталей. Другой пример — групповая обработка одновременно нескольких деталей в многоместных приспособлениях. Полезная отдача

Изображение слайда
117

Слайд 117

1 4 Долговечность машины, подобно полезной отдаче, очень сильно зависит от условий и технического уровня эксплуатации. Низкий уровень обслуживания приводит к сокращению срока службы машины. Однако решающее значение для долговечности имеет правильная к о н с т р у к ц и я машины. Критерии долговечности. Долговечность машины есть общее время, которое она может отработать на номинальном режиме в условиях нормальной эксплуатации без существенного снижения основных расчетных параметров, с учетом всех ремонтов при экономически приемлемой их суммарной стоим о с т и. Иногда применяют понятие ресурс долговечности, т. е. время работы машины в часах до первого к а п и т а л ь н о г о р е м о н т а. Во многих случаях, особенно для агрегатов апериодического действия, долговечность измеряют показателями суммарной выработки за все время функционирования агрегата. Определенная таким образом долговечность представляет собой общее число операций или единиц работы, которые может произвести маши на или агрегат до их предельного износа. Так, долговечность автотранспорта и подвижного железнодорожного состава определяют по предельному суммарному пробегу в километрах; приборов и испытательных машин — по общему числу включений; плавильных агрегатов — по суммарному выдерживаемому агрегатом числу плавок; почвообрабатывающих машин — по количеству обрабатываемых гектар почвы. Фактическая долговечность может значительно отклоняться от номинальной долговечности в зависимости от условий работы. Срок службы машины — это общая продолжительность пребывания ее в эксплуатации до полного исчерпания ресурса долговечности. Долговечность

Изображение слайда
118

Слайд 118

1 5 Основные факторы, лимитирующие долговечность и надежность машин, следующие ; поломки деталей; износ трущихся поверхностей; повреждения поверхностей в результате действии контактных напряжений, наклепа и коррозии; пластические деформации деталей, вызываемые местным или общим переходом напряжений за предел текучести или (при повышенных температурах) ползучестью, П р о ч н о с т ь в большинстве случаев не является непреодолимым лимитом. В машинах общего назначения возможно полное устранение поломок. В этом классе машин нет деталей, которым нельзя было бы придать практически неограниченную долговечность. В случае машин напряженного класса, вроде транспортных, задача сложнее. Требования габарита и веса заставляют повышать расчетные напряжения, вследствие чего вероятность поломок увеличивается. Непрерывное совершенствование технологий и уточнение методов расчета прочности позволяют и в этом случае значительно отодвинуть прочностные лимиты долговечности. Многие факторы с л у ч а й н ости можно свести к минимуму: п р о и з в о д с т в е н н ы е — тщательным контролем изделий, э к с п л у а т а ц и о н н ы е — чисто конструктивными мерами (введением систем защиты, предохранителей, блокировок). В наихудшем положении находятся тепловые машины. Детали, работающие при высоких температурах, рассчитывают на ограниченную долговечность. Срок их службы можно только повысить конструктивными приемами (снижение уровня напряжений, рациональное охлаждение) и главным образом применением жаропрочных материалов. Главными способами повышения износостойкости при механическом износе являются увеличение твердости трущихся поверхностей, подбор материала трущихся пар, уменьшение удельного давления на поверхностях трения, повышение чистоты поверхностей и правильная смазка. Пути повышения долговечности

Изображение слайда
119

Слайд 119

16 Вопросы повышения долговечности и морального устаревания тесно связаны между собой. Моральное устаревание наступает, когда машина, сохраняя физическую работоспособность, по своим показателям перестает удовлетворять промышленность в силу повышения требований или появления более совершенных машин. Признаками морального устаревания являются пониженные по сравнению со средним уровнем показатели надежности, качества продукции, производительности, расхода энергии на единицу продукции, стоимости рабочей силы, обслуживания и ремонтов и как общий результат — пониженная рентабельность машины. Моральное устаревание не связано с физическим износом. Машина может морально устареть, будучи вполне исправной, даже совершенно новой. Главным последствием морального устаревания является снижение роста производительности на единицу рабочей силы, являющегося основным показателем экономического прогресса. Безусловное моральное устаревание наступает в двух случаях : при переходе на новую продукцию (полная смена технологического процесса); при открытии новых рабочих процессов или появлении принципиально новых конструктивных схем, позволяющих создать машины, превосходящие по показателям старые образцы. Моральное устаревание

Изображение слайда
120

Слайд 120

17 Главным способом является конструирование машин с учетом динамики развития той отрасли промышленности, для которой они предназначены. В конструкцию исходной модели должны быть заложены резервы развития по производительности, мощности, полезной отдаче, диапазону выполняемых операций. Это позволяет последовательно модернизировать машину и поддерживать ее показатели на уровне возрастающих технических требований. Другое средство предупреждения морального устаревания — повышение степени использования машин в эксплуатации. Чем в более короткий срок машина отрабатывает заложенный в нее ресурс долговечности, т. е. чем ближе срок службы к долговечности, тем вернее она застрахована от морального устаревания. Сокращение срока службы машин до 3 — 4 лет практически гарантирует их от морального устаревания. Задача снижения срока службы при неизменной долговечности сводится ко всемерному увеличению экстенсивности использования машин. Основные конструктивные способы решения задачи — это универсализация, т. е. расширение диапазона выполняемых машиной операций, и, главное, повышение надежности машин, приводящее к сокращению аварийных и ремонтных простоев. Быстрота и степень морального устаревания зависят от масштаба и технического уровня производства. На мощных предприятиях, ускоренно наращивающих темпы производства и непрерывно совершенствующих технологический процесс, машины морально устаревают гораздо скорее, чем на средних и мелких пред- приятиях, развивающихся медленнее. Способы предупреждения морального устаревания

Изображение слайда
121

Слайд 121

18 Надежность машины складывается из следующих признаков : высокая долговечность, безотказность действия, безаварийность, стабильность действия (способность длительно работать без снижения исходных параметров), выносливость (способность выдерживать перегрузки), малый объем операций обслуживания и ухода, неприхотливость к уходу, живучесть (способность при частичных повреждениях продолжать некоторое время работу, хотя бы при сниженных параметрах), возможность устранения повреждений (сохранение ремонто-способности), большие межремонтные сроки, малый объем ремонтных работ. Из-за многообразия признаков, определяющих надежность, установить ее единый критерий затруднительно. Чаще всего при определении надежности исходят из понятия отказа машины, т. е. любой вынужденной остановки машины. Надежность машины можно характеризовать: частотой отказов; длительностью бесперебойной работы машины между отказами; закономерностью изменения частоты отказов за время пребывания машины в эксплуатации; степенью тяжести отказов, объемом, стоимостью и длительностью работ, необходимых для устранения отказов. Эксплутационная надежность

Изображение слайда
122

Слайд 122

19 Надежность машин в первую очередь определяется прочностью и жесткостью конструкции. Рациональными способами повышения прочности, не требующими увеличения веса, являются: применение выгодных профилей и форм, максимальное использование прочности материала, по возможности равномерная нагрузка всех элементов конструкции. Целесообразные способы повышения жесткости — правильный выбор схемы нагружения, рациональная расстановка опор, придание конструкциям жесткостих форм. Безаварийность работы и длительность межремонтных сроков во многом зависят от правильности эксплуатации. Условия правильной эксплуатации машины должны быть заложены в ее конструкции. Субъективный фактор в обслуживании и управлении машиной следует по возможности исключать. Сильно усложняет эксплуатацию нерациональная система смазки, требующая постоянного внимания со стороны обслуживающего персонала. Периодической точечной смазки следует избегать. Если этого сделать нельзя по конструктивным условиям, то следует применять самосмазывающиеся опоры или вводить систему централизованной подачи смазки ко всем смазочным точкам с одного поста. Наилучшее решение с точки зрения надежности и удобства эксплуатации — это полностью автоматизированная система смазки, не требующая периодической смены масла. Пути повышения надежности

Изображение слайда
123

Слайд 123

20 Одним из приемов увеличения эксплуатационной надежности является дублирование обслуживающих устройств, в работе которых чаще всего случаются перебои. В комплексе мероприятий, обеспечивающих эксплуатационную надежность машины, большую роль играет автоматическая защита от случайных или преднамеренных перегрузок машины. Высокой надежности машин можно достичь только комплексом конструктивных, технологических и организационно-технических мероприятий. Повышение надежности требует длительной, повседневной, скрупулезной, целенаправленной совместной работы конструкторов, технологов, металлургов, экспериментаторов и производственников. Наибольшие трудности представляет объективная оценка показателей надежности, долговечности и стоимости эксплуатации. Эти показатели можно достоверно выяснить только через длительный промежуток времени, притом на продукции, вышедшей за стены завода-изготовителя и разбросанной в различных, порой отдаленных эксплуатационных точках. В этих условиях приобретают важное значение методы ускоренного определения долговечности деталей, узлов, агрегатов и машины в целом. Большую помощь в этом деле могут оказать л а б о р а т о р и и д о л г о в е ч н о с т и для систематического испытания продукции на износ и срок службы. Пути повышения надежности

Изображение слайда
124

Слайд 124

21 Снижение стоимости машиностроительной продукции представляет собой комплексную задачу: производственную и конструкторскую. Резко уменьшает стоимость изготовления машин механизация и автоматизация производственных процессов, концентрация технологических операций, производственное кооперирование и др. Эти меры осуществимы и дают наибольший эффект при больших масштабах производства и стабильности продукции. Здесь на первый план выступает роль конструктора. Он должен создать конструкцию, обладающую ресурсами развития и совершенствования. Большое значение имеет уменьшение числа типоразмеров машин путем рационального выбора типажа и параметров машин. Сокращение многомодельности позволяет повысить серийность производства с выигрышем в стоимости изготовления. Важно обеспечить т е х н о л о r и ч н о с т ь конструкций. Под технологичностью понимают совокупность признаков, обеспечивающих наиболее экономичное, быстрое и производительное изготовление машин с применением прогрессивных методов обработки при, одновременном повышении качества, точности и взаимозаменяемости частей. В понятие технологичности следует ввести также признаки, обеспечивающие наиболее производительную с б о р к у изделия (технологичность сборки) и наиболее удобный и экономичный р е м о н т (технологичность ремонта). Технологичность зависит от масштаба и типа производства. Большой экономический эффект дают унификация и нормализация деталей, узлов и агрегатов. Стоимость машины

Изображение слайда
125

Слайд 125

22 У н и ф и к а ц и я состоит в многократном. применении в конструкции, одних и тех же элементов, что способствует сокращению номенклатуры деталей и уменьшению стоимости изготовления, упрощению эксплуатации и ремонта машин. Унификация к о н с т р у к т и в н ы х э л е м е н т о в позволяет сократить номенклатуру обрабатывающего, мерительного и монтажного инструмента. Унификации подвергают посадочные сопряжения (по посадочным диаметрам, посадкам и классам точности), резьбовые соединения (по диаметрам, типам резьбы, посадкам и классам точности, размерам под ключ), шпоночные и шлицевые соединения (по диаметрам, формам шпонок и шлицев, посадкам и классам точности), зубчатые зацепления (по модулям, типам зубьев и классам точности), фаски и галтели (по размерам и типам) и т. д. Унификация оригинальных деталей и узлов может быть в н у т р е н н е й (в пределах данного изделия) и в н е ш н е й (заимствование деталей с иных машин). Унификация

Изображение слайда
126

Слайд 126

23 Степень унификации оценивают коэффициентом ηун, который представляют как отношение: числа унифицированных деталей к общему числу деталей изделия η ун = ( z ун /z ) 100%; веса унифицированных деталей к общему весу изделия η ун = (Σ G ун / G ) 100%; стоимости унифицированных деталей к стоимости изделия η ун = (ΣС ун /С) 100%; Недостаток первого показателя состоит в том, что он не учитывает удельное значение унифицированных деталей в конструкции машины. Второй показатель учитывает долю веса унифицированных дёталей в общем весе машины. Наиболее правилен третий показатель. Однако определение его затруднительнее, чем первых. Степень внутренней унификации можно оценивать коэффициентом повторяемости η п = (1- N н/ N д ) 100%; где Nн — число наименований деталей изделия; N д — общее число деталей изделия. Этот коэффициент, легко определяемый на основании сводной спецификации, суммарно характеризует совершенство конструкции со стороны сокращения номенклатуры деталей. В хороших конструкциях η п = 40 — 60%. Унификация

Изображение слайда
127

Слайд 127

24 Нормализация есть регламентирование конструкции и типоразмеров широко применяемых машиностроительных деталей, узлов и агрегатов. Существуют нормали общегосударственные, отраслевые и ведомственные. Почти в каждой специализированной проектной организации нормализуют типовые для данной отрасли машиностроения детали и узлы. Нормализация ускоряет проектирование, облегчает изготовление, эксплуатацию и ремонт машин. Правильный выбор конструкции нормализованных деталей способствует увеличению надежности машин. Нормализация дает наибольший эффект при сокращении числа применяемых типоразмеров нормалей, т. е. при их унификации. В практике проектных организаций эта задача решается выпуском о г р а н и ч и т е л е й, содержащих минимум нормалей, удовлетворяющий потребностям проектируемого класса машин. Преимущества нормализации реализуются в полной мере при централизованном изготовлении нормалей на специализированных заводах. Это разгружает машиностроительные заводы от трудоемкой работы изготовления нормалей и упрощает снабжение ремонтных предприятий запасными частями. Степень нормализации оценивают коэффициентом η н = ( N н / N о ) 100%; где N н — число нормализованных деталей; Nо — общее число деталей в изделии. Для успешного осуществления нормализации необходимо, чтобы нормали имели высокое качество. Кроме того, применение нормалей не должно стеснять творческую инициативу конструктора и препятствовать поискам новых, более рациональных конструктивных решений. Нормализация

Изображение слайда
128

Слайд 128

25 При создании машин рекомендуется придерживаться следующих основных правил: — подчинять конструирование задаче увеличения экономического эффекта, определяемого в первую очередь полезной отдачей машины, ее долговечностью и стоимостью эксплуатационных расходов за весь период использования машины; — добиваться максимального повышения полезной отдачи путем увеличения производительности машин и объема выполняемых ими операций; — добиваться всемерного снижения расходов на эксплуатацию машин уменьшением энергопотребления, стоимости обслуживания и ремонта; — максимально увеличивать степень автоматизации машин с целью увеличения производительности, повышения качества продукции и сокращения затрат на рабочую силу; — всемерно увеличивать долговечность машин, как средство повышения фактической численности машинного парка и увеличения их суммарной полезной отдачи; — обеспечивать длительный моральный срок службы, закладывая в машины высокие исходные параметры и предусматривая резервы развития и последовательного совершенствования машин; — закладывать в машины предпосылки интенсификации их использования в эксплуатации повышением универсальности и надежности; — предусматривать возможность создания производных машин с максимальным использованием конструктивных элементов базовой машины; — стремиться к сокращению числа типоразмеров машин, добиваясь удовлетворения потребностей народного хозяйства минимальным количеством моделей путем рационального выбора их параметров и повышения эксплуатационной гибкости; конструктивных решений. Основные общие правила конструирования

Изображение слайда
129

Слайд 129

26 — конструировать машины с расчетом на безремонтную эксплуатацию, при полном устранении капитальных ремонтов и с заменой восстановительных ремонтов комплектацией машины сменными частями; — избегать выполнения трущихся поверхностей непосредственно на корпусных деталях; для облегчения ремонта поверхности трения выполнять на отдельных, легко заменяемых деталях; — последовательно выдерживать принцип агрегатности; — конструировать узлы машины в виде независимых агрегатов, устанавливаемых на машину в собранном виде; — исключать необходимость подбора и пригонки деталей при сборке; обеспечивать полную взаимозаменяемость деталей; — исключать операции выверки, регулировки деталей и узлов по месту; предусматривать в конструкции фиксирующие элементы, обеспечивающие правильную установку деталей и узлов при сборке; — обеспечивать высокую прочность деталей и машины в целом способами, не требующими увеличения веса (придание деталям рациональных форм с наилучшим использованием материала, применение материалов повышенной прочности, введение упрочняющей обработки); — уделять особое внимание повышению циклической прочности дета- лей; придавать деталям рациональные по усталостной прочности формы, устранять концентрацию напряжений; вводить усталостно-упрочняющую обработку (закалку т. в. ч., азотирование, дробеструйный наклеп и др.); Основные общие правила конструирования

Изображение слайда
130

Слайд 130

27 — в машины, узлы и механизмы, работающие при циклических и динамических нагрузках, вводить упругие элементы, смягчающие толчки и колебания нагрузки; — придавать конструкциям высокую жесткость целесообразными, не требующими увеличения веса способами (применение пустотелых и оболочковых конструкций; блокирование деформаций поперечными и диагональными связями рациональное расположение опор и узлов жесткости); — всемерно увеличивать эксплуатационную надежность машин, добиваясь по возможности полной безотказности их действия; — делать машины неприхотливыми к уходу; сокращать объем операций обслуживания, устранять периодические регулировки, выполнять механизмы в виде самообслуживающихся агрегатов; — предупреждать возможность перенапряжения машины в эксплуатации; вводить автоматические регуляторы, предохранительные и предельные устройства, исключающие возможность эксплуатации машины на опасных режимах; — устранять возможность поломок и аварий в результате неумелого или небрежного обращения с машиной; вводить блокировки, предупреждающие возможность неправильного манипулирования органами управления; максимально автоматизировать управление машиной; — исключать возможность неправильной сборки деталей и узлов, нуждающихся в точной координации один относительно другого; вводить блокировки, допускающие сборку только в нужном положении; — устранять периодическую смазку; обеспечивать непрерывную автоматическую подачу смазочного материала к трущимся соединениям; Основные общие правила конструирования

Изображение слайда
131

Слайд 131

28 — избегать открытых механизмов и передач; заключать механизмы в закрытые корпусы, предотвращающие проникновение грязи, пыли и влаги на трущиеся поверхности и позволяющие организовать непрерывную смазку; — обеспечивать надежную страховку резьбовых соединений от самоотворачивания, внутренние соединения контрить методами позитивного стопорения (шплинты, отгибные шайбы); — предупреждать коррозию деталей, в особенности у машин, работающих на открытом воздухе или соприкасающихся с химически активными средами, применением стойких лакокрасочных и гальванических покрытий, и изготовлением деталей из коррозионностойких материалов; — уменьшать стоимость изготовления машин путем придания конструкциям технологичности, унификации, нормализации, уменьшения металлоемкости, сокращения числа типоразмеров машин; — уменьшать вес машин путем увеличения компактности конструкций, применения рациональных кинематических и силовых схем, устранения невыгодных видов нагружения, замены изгиба растяжением-сжатием, а также применения легких сплавов и неметаллических материалов; — всемерно упрощать конструкцию машин, избегать сложных много детальных конструкций; — заменять во всех случаях, где это возможно, механизмы с прямолинейным поступательно-возвратным движением более выгодными механизмами с вращательным движением; — обеспечивать максимальную технологичность деталей, узлов и машины в целом, закладывая в конструкцию предпосылки наиболее производительного изготовления и сборки. — сокращать объем механической обработки, предусматривая изготовление деталей из заготовок с формой, приближающейся к окончательной форме изделия; заменять механическую обработку более производительными способами обработки без снятия стружки; Основные общие правила конструирования

Изображение слайда
132

Слайд 132

29 — осуществлять максимальную унификацию элементов конструкции с целью удешевления машины, сокращения сроков ее изготовления, доводки машин, а также с целью облегчения эксплуатации и ремонта; — всемерно расширять применение нормализованных деталей; соблюдать действующие ГОСТЫ, ОСТЫ, отраслевые нормали, ограничители применяемости нормализованных элементов; — не применять оригинальных деталей и узлов там, где можно обойтись стандартными, нормальными, унифицированными, заимствованными и покупными деталями и узлами; — экономить дорогостоящие и дефицитные материалы, применяя их полно-ценные заменители; при неизбежности применения дефицитных материалов сводить их расход к минимуму; — стремиться к дешевизне изготовления, но не ограничивать затрат на изготовление деталей, ключевых для долговечности и надежности: машины; выполнять такие детали из качественных материалов, применять для их изготовления технологические процессы, обеспечивающие наибольшее повышение надежности и срока службы; — придавать машине простые и гладкие внешние формы, облегчающие содержание машины в опрятном состоянии; — соблюдать в конструкции машин требования технической эстетики, придавать машинам стройные архитектурные формы, вводить красивую внешнюю отделку машин; — сосредоточивать органы управления и контроля по возможности в одном месте, удобном для обзора и манипулирования; — делать доступными и удобными для осмотра узлы и. механизмы, нуждающиеся в периодической проверке; Основные общие правила конструирования

Изображение слайда
133

Последний слайд презентации: Тема: Теоретические основы проектирования

30 — обеспечивать безопасность обслуживающего персонала; предупреждать возможность несчастных случаев путем максимальной автоматизации рабочих операций, введения блокировок, применения закрытых механизмов и установки защитных ограждений; — в машинах-орудиях и автоматах обеспечивать возможность регулировки и наладки при помощи механизмов ручного прокручивания, медленного. проворачивания от приводного двигателя (с реверсом, если того требуют условия наладки}; — в машинах с приводом от электродвигателя учитывать возможность неправильного включения двигателя, а в машинах с приводом от двигателя внутреннего сгорания — обратных вспышек; обеспечивать возможность реверсивной работы машины или вводить предохранительные устройства (обгонные муфты); — тщательно изучать опыт эксплуатации машин; оперативно вводить в конструкцию исправления дефектов, обнаруживающихся в эксплуатации; изучение эксплуатации является лучшим средством совершенствования и доводки машин и эффективным способом повышения квалификации конструктора; — непрерывно совершенствовать конструкцию машин, находящихся в серийном производстве, поддерживая их на уровне возрастающих требований промышленности: — обеспечивать конструктивный задел, подготовляя выпуск новых машин с более высокими показателями на смену устаревающим; — при проектировании новых конструкций, а также машин, предназначенных для новых технологических процессов, проверять все элементы новизны при помощи эксперимента, моделирования, заблаговременного изготовления и испытания узлов; — шире использовать опыт исполненных конструкций, опыт смежных, а в нужных случаях и отдаленных по профилю отраслей машиностроения. Основные общие правила конструирования

Изображение слайда