Критерии проектирования

Целенаправленность проектирования определяется выбором критериев.

13

Требования к критериям:

•Связь со временем (единственным невозобновляемым ресурсом).

•Измеримость (количественная): шкала, рейтинг.

•Сопоставимость (единая единица измерения, сопоставимость во времени,

величины должны быть относительными).

•Должен предполагать возможность развития, отражать его.

•Независимость друг от друга, их количество должно быть минимально.

Классификация критериев:

1)Функциональные (показывают, насколько хорошо выполняется функция)

•производительность (скорость обработки, физико-химические параметры интенсивности обработки);

•точность (измерения, попадания, обработки);

•надежность (безотказность, долговечность, сохраняемость);

2)Технологические (экономия живого труда)

•трудоемкость изготовления;

•технологические возможности;

•использование материалов;

•способность расчленения изделия на элементы;

3)Экономические

•расход материалов;

•расход энергии;

•затраты на информационное обеспечение;

4)Антропологические

•эргономичность (полнота использования возможностей человека);

•красота;

•безопасность;

•экологичность.

Пример проектирования насоса

Пусть требуется подать жидкость из пункта А в пункт В. Поток жидкости должен регулироваться плавно. Далее, техническая система, подлежащая разработке, должна включаться и выключаться. В качестве задающей энергии имеется в распоряжении электрическая энергия. Абсолютное количество жидкости, которое должно быть подано этой насосной системой в единицу времени, для последующих принципиальных рассуждений не имеет никакого значения и поэтому не должно приниматься во внимание.

Путь решения: цель технической системы, подлежащей разработке, подавать жидкость; вопрос, как или при помощи каких средств эта цель должна быть достигнута, является совершенно неразрешенным. На основании данных, приведенных в постановке задачи, можно сделать вывод относительно того, что поток вещества (жидкость) будет входить в систему, подлежащую разработке, и снова будет выходить из нее, что система, далее, будет иметь вводы для входного и выходного сигнала, для управляющего сигнала регулировки

14

расхода жидкости и для энергии. Соответствующая общая функция показана на рисунке.

E/A-сигнал М-сигнал

энергия

вещество

Рис. Структура основной операции

Чтобы привести жидкость в движение, необходимо ее подавать (связывать) с кинетической энергией. В соответствии с этой операцией следует элементарная функция "Связь энергии и вещества". На этой стадии разработки еще неизвестно, какой вид энергии требуется для реализации операция "Связь", - он зависит от физического эффекта, которой следует выбирать для этого позднее, - в общем необходимо согласование энергии, то есть соответственно, необходимо предусмотреть операцию "Преобразование энергии". На основании всех требований, что система еще должна включаться и выключаться, а в отношении подачи жидкости должна регулироваться, еще, в конечном счете, следуют операции "Переключение" /связь и прерывание/ и "Уменьшение".

Последовательность отдельных основных операций, установленная в результате этих рассуждений, такая, как она была выбрана, в ней нет крайней необходимости, более того, операции "Переключение", "Уменьшение" и "Преобразование" в их последовательности могут переставляться местами по желанию.

Будем исходить из того, что для приведения в действие насоса может находиться в распоряжении любой вид энергии. Во внимание будут приниматься все эффекты, которые отмечены как подходящие для связи кинетической энергии и вещества. Это, например, эффект импульса (центробежный насос), эффект Бойля-Мариотта (поршневой насос), эффект адгезии (подача жидкости через капилляры), первый, второй эффекты Кулона и эффект Бернулли (водоструйный насос), эффекты Био-Савара (натриевый насос) и эффект электроосмоса.

Структура основной операции или элементарной функции переходит в конкретную структуру эффекта в результате того, что в операционные символы записывают соответствующие эффекты. Эффекты для операции «Преобразование», соответственно, определяются эффектом, выбранным для операции «Связь» и, при известных условиях, зависят от вида энергии, находящейся в распоряжении в электрической сети.

Таким образом, с целью дальнейшего рассмотрения, отдельные эффекты, исходя из эффекта для операции «Связь» (насос), целесообразно размещать один за другим при операциях «Преобразование», «Уменьшение» и «Выключение» с учетом их зависимости.

Если, например, для операции «Связь» (насос) выбирают эффект Бойля-Мариотта, то есть тот эффект, на котором основываются все насосы с переменным рабочим объемом цилиндра, как, например, поршневые насосы, пластинчатые насосы и т.д., то для насоса, основывающегося на этом эффекте, для изменения объема в любом случае нужна кинетическая энергия. Далее, если с целью ограничения множества решений предположить, что для снабжения этой системы в распоряжении затеется только электрическая энергия, то для реализации операции «Преобразование» (энергии), в основном, будут приниматься во внимание только все те эффекты, которые в состоянии преобразовывать электрическую

15

энергию в кинетическую. Это, в основном, все те эффекты, которые в систематике для основной операции «Преобразование» в качестве причины имеют электрическую величину (напряжение, электрический ток и другие), а в качестве следствия - длину или силу, или кинетическую энергию, как, например, эффект электрострикции, магнитострикции, эффект Био-Савара (электродинамический эффект - принципу действия электродвигателя), электрокинетический эффект (электроосмос), первый и второй эффекты Кулона.

Эффект Био- Эффект

Саварра Бойля- Мариотта

Эффект электро- Эффект

стрикции Бойля- Мариотта

Эффект магнито- Эффект

стрикции Бойля- Мариотта

Рис. Разработка некоторых вариантов эффектов к операции «Преобразование энергии для системы «Насос».

Пример проектирования чайника с помощью набора Коллера

16