МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ

ДОНБАССКАЯ НАЦИОНАЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ

СТРОИТЕЛЬСТВА И АРХИТЕКТУРЫ

Кафедра “Подъемно-транспортные, строительные, дорожные машины

и оборудование”

Методические указания к выполнению

Практических работ

По дисциплине

«Теория технических систем»

(для студентов специальностей

7.090214 «Подъемно-транспортные, строительные, дорожные,

мелиоративные машины и оборудование» и

7.090258 «Автомобили и автомобильное хозяйство»

заочной формы обучения)

Макеевка – 2010

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ

ДОНБАССКАЯ НАЦИОНАЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ

СТРОИТЕЛЬСТВА И АРХИТЕКТУРЫ

Кафедра “Подъемно-транспортные, строительные, дорожные машины

и оборудование”

Методические указания к выполнению

Практических работ

По дисциплине

«Теория технических систем»

(для студентов специальностей

7.090214 «Подъемно-транспортные, строительные, дорожные,

мелиоративные машины и оборудование» и

7.090258 «Автомобили и автомобильное хозяйство»

заочной формы обучения)

Затверджено на засіданні науково-методичної ради механічного факультета Протокол № 1 від 17.09.2009 р.

Затверджено на засіданні кафедри «Підйомно-транспортні, будівельні, дорожні машини і обладнання» Протокол № 14 від 30.05.2009 р.

М акеевка – 2010

УДК 681.51:519.21

Методические указания к выполнению практических работ по дисциплине «Теория технических систем» (для студентов специальностей 7.090214 «Подъемно-транспортные, строительные, дорожные, мелиоративные машины и оборудование» и 7.090258 «Автомобили и автомобильное хозяйство» заочной формы обучения) / Сост.: В.А. Пенчук, Н.А. Юрченко.- Макеевка: ДонНАСА, 2010.- 25 с.

В методических указаниях приведены цель и порядок выполнения практических работ, теоретические основы, варианты заданий, контрольные вопросы.

Составители: проф. В.А. Пенчук

асс. Н.А. Юрченко

Рецензенты: доц. А.К. Кралин

доц. В.А. Талалай

О тветственный за выпуск проф. В.А. Пенчук

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА

«Составление жизненного цикла технической системы»

Цель работы: получение практических навыков в составлении жизненного цикла технической системы.

Порядок выполнения работы:

1. Изучить структуру и этапы жизненного цикла технических систем.

2. Дать определения понятиям: жизненный цикл, техническое задание, технический проект, рабочая документация, экспериментальный образец, серийное производство, проектирование, конструирование.

3. Разработать общую схему жизненного цикла для заданной системы.

Теоретические основы

Структура жизненного цикла технической системы.

Структура жизненного цикла технической системы (рис. 1.1) включает в себя основные временные этапы ее существования: научно-исследовательских работ ( ), разработки рабочей документации ( ), подготовки производства для ее изготовления ( ), изготовления ( ), предпродажной подготовки ( ), эксплуатации ( ) и утилизации ( ). Каждый этап жизненного цикла требует определенных материальных затрат ( ) и только при ее функции возможно получение некоторых преобразований.

Укрупненная система жизненного цикла существенно проще реальной, так как совокупность этапов, входящих в систему, имеет многочисленные внутренние технические системы, которые между собой имеют внутренние связи. Например, на этапе НИР имеют место процессы теоретических и экспериментальных исследований, обработки результатов, создание технического задания и т.п.

Рисунок 1.1 – Жизненный цикл технической системы:

ТЗ – техническое задание; РД – рабочая документация; TS – техническая система; акт – акт утилизации

На этапе создания рабочей документации, как технической системы, необходимо выполнять ряд операций по расчету и проектированию узлов и деталей, процессов и подпроцессов.

При подготовке производства, как технической системы, к изготовлению деталей узлов, сборочных единиц и в целом технических систем опять необходимо иметь дело со значительным объемом новых технических систем: станков, инструментов, процессов сборки и установки необходимого оборудования и т.п.

Сказанное можно с некоторыми изменениями распространить на этап изготовления некоторой сложной технической системы, состоящей из деталей, узлов сборочных единиц, а затем – на цикл эксплуатации и утилизации.

При любой системе производственной деятельности в создании, реализации и эксплуатации технических систем действуют три взаимосвязанных процесса: разработки «Р»; производства «П_р» и эксплуатации «Э». Процессы «Р» и «П_р» могут выполняться одной специализированной формой, что позволяет повысить качество технической системы в сфере эксплуатации «Э».

Не зависимо от функциональных и экономических связей объектов «Р» и «П_р» в них должны быть следующие цеха или отделы: исследовательский, конструкторско-технологический, испытательный, производственный, материально-технического снабжения, предпродажной подготовки и другие по специфике технической системы.

Этапы жизненного цикла технической системы.

Жизненный цикл технической системы состоит из ряда последовательных этапов (табл. 1.1), каждый из которых требует специфического подхода к решению поставленных или, вернее, возникающих задач.

Таблица 1.1 – Распределение основных этапов жизненного цикла

технической системы между организациями

№ п/п	Этапы жизненного цикла	Разработка	Производство	Эксплуатация
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10	Проведение научных исследований и разработка ТЗ Проектирование, изготовление и испытание экспериментального образца Корректировка конструкторской документации Подготовка серийного производства Изготовление установочной серии Корректировка рабочей документации на TС Серийное производство Предпродажная подготовка, монтаж и наладка Эксплуатация Техническое обслуживание и ремонт	+ + + +	+ + + + + + +	+ + +

Технические противоречия. Наиболее часто проблемные ситуации возникают на стадии создания технических систем. Изучение проблемной ситуации предусматривает выявление технических противоречий, которые могут быть административными, техническими и физическими.

Административные противоречия – это противоречия, которые возникают в начале технической задачи, когда надо принимать решение: кем делать, кто финансирует, где делать и т.д.?

Технические противоречия – это противоречия, которые возникают уже в процессе создания или изменения параметров технической системы.

Физические противоречия – это противоречия, которые возникают при взаимно противоположных требованиях к системе или к ее отдельным частям (например, легкая и прочная, устойчивая и малая опорная поверхности и т.д.).

Необходимо четко различать противоречия, которые возникают на стадии разработки технического задания (ТЗ) на техническую систему и на стадиях проектирования и конструирования, изготовления и эксплуатации. Стадия разработки «ТЗ» предназначена для решения вопросов «почему», что относится к научно-техническим задачам, на остальных стадиях решаются вопросы «как делать».

Техническое творчество. Процесс создания новых технических решений называют техническим творчеством. Техническое творчество предполагает преобразование уже известных знаний, учений и опыта в новые технические системы. Техническое творчество весьма многообразно и происходит во всех областях техники, оно может быть условно разделено на такие виды деятельности: инженерно-исследовательскую, инженерно-конструкторскую и инженерно-технологическую. В первом случае устанавливаются новые закономерности процессов и технических систем, дается ответ на вопрос «почему это происходит?». Во втором – создаются новые технические системы в виде рабочей документации, моделей, макетов, а в третьем – в виде реальных технических систем.

В научных исследованиях применяется система научного эксперимента, суть которого сводится к широкому использованию различных способов моделирования технических систем и математической теории планирования и обработки результатов эксперимента.

В общем случае современные научные исследования строятся по схеме: эксперимент – построение модели, интерпретация модели и принятие решения о направлении дальнейшего исследования.

При выполнении научных исследований одной из важнейших задач является дать достоверное технико-экономическое обоснование проектируемой технической системы, при этом используя минимальные финансовые затраты.

Инженерно-конструкторское творчество может быть разделено на проектирование и конструирование.

Проектирование представляет собой этап поиска научно обоснованных, технически осуществимых и экономически целесообразных инженерных решений.

Конструирование – это этап создания рабочей документации на конкретное, однозначное техническое решение, которое было принято при проектировании. Весьма часто уже в процессе конструирования технической системы, может приниматься новое оригинальное решение и процесс проектирования уже проводится повторно. Можно считать, что процессы проектирования и конструирования являются взаимосвязанными и дополняющими друг друга. В процессе конструирования создаются общие виды, сборочные единицы, узлы и детали в виде, удобном для размножения и представления в процессе изготовления.

Качество и надежность технической системы во многом зависит от этапа проектирования. Бесспорно, без качественно изготовленной рабочей документации даже лучший проект останется просто предложением. Качество конструкторской продукции во многом зависит от квалификации специалистов проектно-технологического отдела и времени работы над проектом.

Конструирование – это также техническая система (процесс), а рабочая документация – техническая система (объект). Для этих систем также необходимо в обязательном порядке выполнить технико-экономическую оценку, проводить анализ вариантного проектирования и выбор наиболее эффективного. При этом необходимо учитывать следующее усредненное распределение затрат на изготовление рабочей документации (рис. 1.2).

C, %

Рисунок 1.2 – Ориентировочное распределение затрат на зарплату при создании технических систем

Психологические возможности человека-конструктора, возможности восприятия и оперирования описанием отдельных элементов в процессе их преобразования обусловливает необходимость расчленения представления о проектируемых технических системах на иерархические уровни и блоки. Принцип иерархичности означает структурирование представлений об объектах проектирования по степени детальности описания.

Преимущества такого подхода – сведение задач более сложного уровня к ряду задач малой сложности не вызывает сомнений и поэтому специалистами всего мира применяется ЕСКД (единая система конструкторской документации), которая устанавливает следующую иерархию технической системы типа «объект» машиностроения: детали; сборочные единицы, комплексы, комплекты. По аналогии можно расчленить техническую систему типа «процесс» на операции, процедуры, этапы и стадии.

Создатель технических систем (конструктор) всегда вынужден в достаточной мере знать настоящее (свойства материалов, допуски и посадки, нормативные документы, основные методы расчетов и т.п.) и в тоже время он должен создавать нечто новое, т.е. в достаточной степени обладать научным предвидением.

Логику проектировщика технических систем и ее взаимосвязь с этапами проектирования можно представить следующей таблицей (табл. 1.2).

Таблица 1.2

Логика процесса	Основное содержание	Этап проектирования
Постановка Задачи	Определение потребности создания изделия Расчет ожидаемого эффекта при использовании нового изделия	Техническое задание
Определение области исследования Установление показателя эффективности для сравнения вариантов Количественное выражение показателя эффективности Сужение области поиска Выбор решения	Анализ информации и принятие решения Формулировка задания (перечень характеристик изделия)	Техническое предложение
	Формирование новых идей Выработка концепции изделия	Эскизный проект
	Инженерный анализ, оптимизация Определение показателя эффективности	Технический проект
Проверка и анализ результатов проверки	Конкретизация решения – разработка технической документации Разработка методов изготовления и технической документации к ним Создание экспериментального образца	Рабочая документация
Организация производства	Испытания, уточнение документации и принятие решения	Серийное изготовление
Оценка эффективности на этапе эксплуатации	Эксплуатация изделия	Эксплуатация

Стратегия проектирования технической системы зависит от многих факторов: ее сложности, квалификации и количества инженеров-проектировщиков одновременно работающих над одной задачей, сроками выполнения, наличия соответствующих программ и т.п.

Сказанное выше говорит о том, что как этапы процесса проектирования и создания технической системы, так и конструкторские этапы имеют многовариантный характер, что создает предпосылки выбора оптимального решения.