МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

ДОНБАСЬКА НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ

БУДІВНИЦТВА ТА АРХІТЕКТУРИ

Кафедра “Підйомно-транспортні,

будівельні, дорожні машини та обладнання”

Методичні вказівки до виконання

Практичних робіт

З дисципліни

«Теорія технічних систем»

(для студентів спеціальностей

7.090214 «Підйомно-транспортні, будівельні, дорожні, меліоративні машини та обладнання» і

7.090258 «Автомобілі та автомобільне господарство»

денної форми навчання)

Макіївка – 2010

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

ДОНБАСЬКА НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ

БУДІВНИЦТВА ТА АРХІТЕКТУРИ

Кафедра “Підйомно-транспортні,

будівельні, дорожні машини та обладнання”

Методичні вказівки до виконання

Практичних робіт

З дисципліни

«Теорія технічних систем»

(для студентів спеціальностей

7.090214 «Підйомно-транспортні, будівельні, дорожні, меліоративні машини та обладнання» і

7.090258 «Автомобілі та автомобільне господарство»

денної форми навчання)

Затверджено на засіданні науково-методичної ради механічного факультету Протокол № 4 від 14.01.2010 р.

Затверджено на засіданні кафедри «Підйомно-транспортні, будівельні, дорожні машини та обладнання» Протокол № 5 від 24.12.2009 р.

М акіївка – 2010

УДК 681.51:519.21

Методичні вказівки до виконання практичних робіт з дисципліни «Теорія технічних систем» (для студентів спеціальностей 7.090214 «Підйомно-транспортні, будівельні, дорожні, меліоративні машини та обладнання» і 7.090258 «Автомобілі та автомобільне господарство» денної форми навчання) / Скл.: В.О. Пенчук, Н.А. Юрченко .- Макіївка: ДонНАБА, 2010 .- 25 с.

У методичних вказівках наведені мета і порядок виконання практичних робіт, теоретичні основи, варіанти завдань, контрольні питання.

Укладачі: проф. В.О. Пенчук

ас. Н.А. Юрченко

Рецензенти: доц. А.К. Кралін

доц. В.О. Талалай

В ідповідальний за випуск проф. В.О. Пенчук

ПРАКТИЧНА РОБОТА

«Складання життєвого циклу технічної системи»

Мета роботи: отримання практичних навичок у складанні життєвого циклу технічної системи.

Порядок виконання роботи:

1. Вивчити структуру та етапи життєвого циклу технічних систем.

2. Дати визначення поняттям: життєвий цикл, технічне завдання, технічний проект, робоча документація, експериментальний зразок, серійне виробництво, проектування, конструювання.

3. Розробити загальну схему життєвого циклу для заданої системи.

Теоретичні основи

Структура життєвого циклу технічної системи.

Структура життєвого циклу технічної системи (рис. 1) включає в себе основні тимчасові етапи її існування: науково-дослідних робіт ( ), розробки робочої документації ( ), підготовки виробництва для її виготовлення ( ), виготовлення ( ), передпродажної підготовки ( ), експлуатації ( ) та утилізації ( ). Кожен етап життєвого циклу потребує певних матеріальних витрат ( ) і тільки при її функції можливе одержання деяких перетворень.

Укрупнена система життєвого циклу суттєво простіше реальної, так як сукупність етапів, що входять в систему, має численні внутрішні технічні системи, які між собою мають внутрішні зв'язки. Наприклад, на етапі НДР мають місце процеси теоретичних та експериментальних досліджень, обробки результатів, створення технічного завдання тощо.

Рисунок 1 – Життєвий цикл технічної системи:

ТЗ – технічне завдання; РД – робоча документація; TS – технічна система; акт – акт утилізації

На етапі створення робочої документації, як технічної системи, необхідно виконувати ряд операцій з розрахунку та проектування вузлів та деталей, процесів і підпроцесів.

При підготовці виробництва, як технічної системи, до виготовлення деталей вузлів, складальних одиниць і в цілому технічних систем знову необхідно мати справу зі значним обсягом нових технічних систем: верстатів, інструментів, процесів збирання і встановлення необхідного устаткування і т. і.

Сказане можна з деякими змінами поширити на етап виготовлення деякої складної технічної системи, що складається з деталей, вузлів складальних одиниць, а потім – на цикл експлуатації та утилізації.

При будь-якій системі виробничої діяльності у створенні, реалізації та експлуатації технічних систем діють три взаємопов'язаних процеси: розробки «Р»; виробництва «Вир» та експлуатації «Е». Процеси «Р» та «Вир» можуть виконуватися однією спеціалізованою формою, що дозволяє підвищити якість технічної системи у сфері експлуатації «Е».

Незалежно від функціональних та економічних зв'язків об'єктів «Р» та «Вир» в них повинні бути наступні цехи або відділи: дослідний, конструкторсько-технологічний, випробувальний, виробничий, матеріально-технічного постачання, передпродажної підготовки та інші по специфіці технічної системи.

Етапи життєвого циклу технічної системи.

Життєвий цикл технічної системи складається з ряду послідовних етапів (табл. 1), кожен з яких вимагає специфічного підходу до вирішення поставлених або, вірніше, виникаючих завдань.

Таблиця 1 – Розподіл основних етапів життєвого циклу

технічної системи між організаціями

№ п/п	Етапи життєвого циклу	Розробка	Вироб-ництво	Експлуа- тація
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10	Проведення наукових досліджень і розробка ТЗ Проектування, виготовлення та випробування експеримен-тального зразка Коригування конструкторської документації Підготовка серійного виробництва Виготовлення настановної серії Коригування робочої документації на TС Серійне виробництво Передпродажна підготовка, монтаж і налагодження Експлуатація Технічне обслуговування та ремонт	+ + + +	+ + + + + + +	+ + +

Технічні протиріччя. Найчастіше проблемні ситуації виникають на стадії створення технічних систем. Вивчення проблемної ситуації передбачає виявлення технічних протиріч, які можуть бути адміністративними, технічними і фізичними.

Адміністративні протиріччя – це протиріччя, які виникають на початку технічної задачі, коли треба приймати рішення: ким робити, хто фінансує, де робити і т.д.?

Технічні протиріччя – це протиріччя, які виникають вже в процесі створення або зміни параметрів технічної системи.

Фізичні протиріччя – це протиріччя, які виникають при взаємно протилежних вимогах до системи або до її окремих частин (наприклад, легка і міцна, стійка і мала опорна поверхні і т.д.).

Необхідно чітко розрізняти протиріччя, які виникають на стадії розробки технічного завдання (ТЗ) на технічну систему і на стадіях проектування і конструювання, виготовлення й експлуатації. Стадія розробки «ТЗ» призначена для вирішення питань «чому», що відноситься до науково-технічних завдань, на інших стадіях вирішуються питання «як робити».

Технічна творчість. Процес створення нових технічних рішень називають технічною творчістю. Технічна творчість припускає перетворення вже відомих знань, вчень і досвіду в нові технічні системи. Технічна творчість дуже різноманітна і відбувається у всіх областях техніки, вона може бути умовно поділена на такі види діяльності: інженерно-дослідну, інженерно-конструкторську та інженерно-технологічну. У першому випадку встановлюються нові закономірності процесів і технічних систем, дається відповідь на питання «чому це відбувається?». У другому – створюються нові технічні системи у вигляді робочої документації, моделей, макетів, а в третьому – у вигляді реальних технічних систем.

У наукових дослідженнях застосовується система наукового експерименту, суть якого зводиться до широкого використання різних способів моделювання технічних систем і математичної теорії планування та обробки результатів експерименту.

У загальному випадку сучасні наукові дослідження будуються за схемою: експеримент – побудова моделі, інтерпретація моделі та прийняття рішення про направлення подальшого дослідження.

При виконанні наукових досліджень однією з найважливіших задач є надання достовірного техніко-економічного обґрунтування проектованої технічної системи, при цьому використовуючи мінімальні фінансові витрати.

Інженерно-конструкторська творчість може бути розділена на проектування і конструювання.

Проектування являє собою етап пошуку науково обґрунтованих, технічно здійсненних і економічно доцільних інженерних рішень.

Конструювання – це етап створення робочої документації на конкретне, однозначне технічне рішення, яке було прийнято при проектуванні. Дуже часто вже в процесі конструювання технічної системи може прийматися нове оригінальне рішення і процес проектування вже проводиться повторно. Можна вважати, що процеси проектування і конструювання є взаємозалежними і доповнюють один одного. У процесі конструювання створюються загальні види, складальні одиниці, вузли та деталі у вигляді, зручному для розмноження і подання у процесі виготовлення.

Якість та надійність технічної системи багато в чому залежить від етапу проектування. Безперечно, без якісно виготовленої робочої документації навіть кращий проект залишиться просто пропозицією. Якість конструкторської продукції багато в чому залежить від кваліфікації фахівців проектно-технологічного відділу і часу роботи над проектом.

Конструювання – це також технічна система (процес), а робоча документація – технічна система (об'єкт). Для цих систем також необхідно в обов'язковому порядку виконати техніко-економічну оцінку, проводити аналіз варіантного проектування і вибір найбільш ефективного. При цьому необхідно враховувати наступний усереднений розподіл витрат на виготовлення робочої документації (рис. 2).

C, %

Рисунок 2 – Орієнтовний розподіл витрат на зарплату при створенні технічних систем

Психологічні можливості людини-конструктора, можливості сприйняття та оперування описом окремих елементів в процесі їх перетворення обумовлює необхідність розчленовування уявлення про проектовані технічні системи на ієрархічні рівні і блоки. Принцип ієрархічності означає структурування уявлень про об'єкти проектування за ступенем деталізації опису.

Переваги такого підходу – зведення завдань більш складного рівня до низки завдань малої складності – не викликає сумнівів і тому фахівцями всього світу застосовується ЕСКД (єдина система конструкторської документації), яка встановлює наступну ієрархію технічної системи типу «об'єкт» машинобудування: деталі, складальні одиниці, комплекси, комплекти. За аналогією можна розчленувати технічну систему типу «процес» на операції, процедури, етапи та стадії.

Творець технічних систем (конструктор) завжди змушений у достатній мірі знати дійсність (властивості матеріалів, допуски і посадки, нормативні документи, основні методи розрахунків тощо) і в той же час він повинен створювати щось нове, тобто достатньою мірою володіти науковим передбаченням.

Логіку проектувальника технічних систем і її взаємозв'язок з етапами проектування можна представити наступною таблицею (табл. 2).

Таблиця 2

Логіка процесу	Основний зміст	Етап проектування
Постановка завдання	Визначення потреби створення виробу Розрахунок очікуваного ефекту при використанні нового виробу	Технічне завдання
Визначення області дослідження Встановлення показника ефективності для порівнювання варіантів Кількісний вираз показника ефективності Звуження області пошуку Вибір рішення	Аналіз інформації та прийняття рішення Формулювання завдання (перелік характеристик виробу)	Технічна пропозиція
	Формування нових ідей Вироблення концепції виробу	Ескізний проект
	Інженерний аналіз, оптимізація Визначення показника ефективності	Технічний проект
Перевірка та аналіз результатів перевірки	Конкретизація рішення – роз-робка технічної документації Розробка методів виготов-лення та технічної докумен-таціі до них Створення експеримен-тального зразка	Робоча документація
Організація виробництва	Випробування, уточнення документації і прийняття рішення	Серійне виготовлення
Оцінка ефективності на етапі експлуатації	Експлуатація виробу	Експлуатація

Стратегія проектування технічної системи залежить від багатьох факторів: її складності, кваліфікації і кількості інженерів-проектувальників, які одночасно працюють над одним завданням, строками виконання, наявності відповідних програм і т.і.

Сказане вище говорить про те, що як етапи процесу проектування і створення технічної системи, так і конструкторські етапи мають багатоваріантний характер, що створює передумови вибору оптимального рішення.