19

“Основи конструювання авіаційних двигунів та енергетичних установок”

Рекомендована література

Основна література:

1. Орлов П.И. Основы конструирования. Справочно-методическое пособие. В 2-х кн. Кн. 1 (Под ред. П.Н.Учаева. – Изд. 3-е, испр. – М.: Машиностроение, 1988. – 560 с.; ил.

2. Орлов П.И. Основы конструирования. Справочно-методическое пособие. В 2-х кн. Кн. 2 (Под ред. П.Н.Учаева. – Изд. 3-е, испр. – М.: Машиностроение, 1988. – 544 с.; ил.

3. Дж.К. Джонс. Методы проектирования. Издание второе, дополненное. Перевод с англ. Т.П. Бурмистровой, И.Ф. Фриденбурга под ред. д-ра психол.наук, к.т.н. В.Ф.Венди, канд. психол. наук В.М. Мунипова. – М.: Изд-во «Мир», 19.

4. Ю.М. Никитин. Конструирование элементов деталей и узлов авиадвигателей. Под ред. д-ра техн. наук, проф. Т.С. Скубачевского. – М.: Машиностроение, 1968. – 324 с.

5. Конструкция и проектирование авиационных газотурбинных двигателей: Учебник для студентов вузов по специальности «Авиационные двигатели и энергетические установки» (С.А.Вьюнов, Ю.И.Гусев, А.В. Карпов и др.; Под ред. Д.В. Хронина. – М.: Машиностроение, 1989. – 368 с.; ил.

Додаткова і довідкова літератіра.

1. Скубачевский Г.С. Авиационные газотурбинные двигатели. Конструкция и расчет деталей. – М.: Машиностроение, 1981. – 550 с.

2. Биргер И.А., Шорр Б.Ф., Иоселевич Т.В. Расчет на прочность деталей машин: Справочник. – М.: Машиностроение, 1979. – 702 с.

Жизненный цикл изделия

Жизненный цикл изделия (продукции) — это совокупность процессов, выполняемых от момента выявления потребностей общества в определенной продукции до момента удовлетворения этих потребностей и утилизации продукта.[1]

Жизненный цикл продукции (ЖЦП) включает период от возникновения потребности в создании продукции до её ликвидации вследствие исчерпания потребительских свойств. Основные этапы ЖЦП: проектирование, производство, эксплуатация, утилизация. Применяется по отношению к продукции с высокими потребительскими свойствами и к сложной наукоёмкой продукции высокотехнологичных предприятий.

1. Маркетинговые исследования

2. Проектирование продукта

3. Планирование и разработка процесса

4. Закупка

5. Производство или обслуживание

6. Проверка

7. Упаковка и хранение

8. Продажа и распределение

9. Монтаж и наладка

10. Техническая поддержка и обслуживание

11. Эксплуатация по назначению

12. Послепродажная деятельность

13. Утилизация и (или) переработка

Учет этапов жизненного цикла позволяет уменьшить издержки на доработку изделия или даже предотвратить возможную катастрофу вследствие действия «непредусмотренных» обстоятельств, рационально спланировать деятельность по созданию и обслуживанию продукции.

В целом в [85] "дифференцирование" отдельных этапов жизненного цикла изделия предполагается осуществлять в соответствии с «петлёй жизненного цикла». При этом ясно, что интеграция различных этапов ЖЦ предполагает наличие прямых и обратных связей.

Рассмотрим общую структуру этапов ЖЦ, сформированную нами на основе данных [71,77,91,92,111,112] и представленную на рис. 1.6 [12]. Назовем прямые и обратные связи, соответственно, нисходящими и восходящими информационными потоками. В своей совокупности они представляют механизм, который интегрировано определяет качество создаваемой продукции.

Видно, что представленная модель имеет один нисходящий поток. Он является основным и обеспечивает определенное чередование этапов жизненного цикла. При этом каждому из этапов ЖЦ поставлены в соответствие определенные АС:

Рис. 1.6. Маршрутизация определяющих этапов ЖЦ: – стадии ЖЦ; – автоматизированные системы

Видно, что представленная модель имеет один нисходящий поток. Он является основным и обеспечивает определенное чередование этапов жизненного цикла. При этом каждому из этапов ЖЦ поставлены в соответствие определенные АС:

• планирование – автоматизированная система планирования (АСП);

• научно-исследовательские работы – автоматизированная система научных исследований (АСНИ);

• проектирование – система автоматизированного проектирования (САПР);

• технологическая подготовка производства – автоматизированная система технологической подготовки производства (АСТПП);

• освоение производства – автоматизированная система промышленного проектирования (АСПП);

• производство – автоматизированная система управления предприятием (АСУП), автоматизированная система управления технологическим процессом производства (АСУТП), гибкие производственные системы (ГПС);

• этапы эксплуатации – автоматизированная система статистических исследований (АССИ).

Именно это соответствие в сочетании с наличием нисходящего информационного потока и представляет сущность концепции автоматизации совокупности этапов ЖЦ.

Важно, что на этой основе формируется концепция "конвейерного" проектирования. Структурно она предполагает дополнение изложенной схемы первым восходящим потоком, изображенным на рис.1.6 пунктирными линиями. Превосходство данной концепции над первой детально изложено в [85].

Однако, нетрудно показать, что практически необходимый первый восходящий поток теоретически является нежелательным, т.к. он предполагает значительное удлинение "конвейерного" маршрута ЖЦ по сравнению с нисходящим.

Второй представленный восходящий поток, наоборот, теоретически является желательным. Ведь он предопределяет формирование уровня качества новой конструкции. Из рис.1.6 видно, что этот информационный поток предоставляет данные на стадии научно-технического поиска, полученные на всех других стадиях ЖЦ. Этим определяется согласование этапов внешнего и внутреннего проектирования.

Указанное выше согласование является необходимым условием перехода к концепции системной поддержки ЖЦ. При этом методология эффективной поддержки должна предполагать развитие второго восходящего потока и минимизацию первого. Последнее может быть достигнуто с одной стороны на основе интеграции всех АС, а с другой – путем разработки сквозного проектно-производственного комплекса, определяющими составляющими которого являются САПР, АСТПВ, АСПП (согласно англоязычной аббревиатуре CAD/CAE/CAM/CAP [24,78,85,96,113-117] и др.), которые функционируют последовательно-параллельно. Последнее условно

Разработанное нами [12] обобщенное взаимодействие структуры ЖЦ ДВС и ЖЦ его поршня представлено на рис. 1.7, где номера выделенных этапов соответствуют номерам рис. 1.6.

Рис. 1.7. Особенности маршрутизации ЖЦ поршня (----------) относительно ЖЦ ДВС (− ∙ − ∙ − ∙ )

При этом ясно, что маршруты жизненных циклов двигателя и его поршня не идентичны, а лишь пересекаются несколько раз, совпадая только на части периода использования. При этом ЖЦ поршня для нового двигателя поддерживается по маршруту I-II-III-IV-I, а находящегося в эксплуатации – по маршруту I-IV-V-I. Указанное обусловлено различными значениями ресурсов собственно двигателя и поршня и, поэтому, здесь можно наложить дополнительное жесткое условие на качество поршня. Это условие заключается в том, что каждое последующее совпадение этапов монтажа поршня и соответствующего технического обслуживания двигателя должно сопровождаться достижением нового уровня качества поршня новой конструкции. Одновременно важно, что поставка и монтаж этой конструкции на этапе 8 ЖЦ ДВС (поз. II, рис. 1.7) способствует продлению этапа производства двигателя.

Среда создания – разработчик и производитель имеют свой интерес, который состоит в том, чтобы сократить расходы на собственно проектирование и дальнейшее производство. Среда использования поршня может быть представлена или разделена по потребителям. Здесь есть первичный потребитель или конвейер и вторичный потребитель – тот, кто продлевает жизнь двигателя, подвергая его ремонтам с заменой поршня. У этих потребителей разные требования – первичный более расположен к повышению параметров двигателя, вторичный – к традиционному изделию, которое он уже использовал. Связывает их одно желание – приобрести дешевле. Специфика же вторичного потребителя состоит в том, что от первичного он отличается в первую очередь тем, что не может самостоятельно проверить параметрическое качество поршня; он априори верит производителю двигателя, даже если этот двигатель прошел многочисленные модернизации, включающие и изменение конструкции поршня, т.е. он консервативен по определению. Разрушить его консерватизм может только высокая репутация производителя (бренда) и специальные рекламно-просветительские кампании.

Основные цели участников рынка поршней ДВС

Разработчик и производитель	Первичный потребитель	Вторичный потребитель
Минимальная стоимость разработки и производства. Высокая репутация производителя (бренда). Минимальные издержки при реализации	Удовлетворение возрастающих технических требований (экономичность, экология, ресурс ДВС). Надежность поставок. Минимальная цена. Высокая репутация бренда	Конкурентная цена. Высокая репутация бренда. Специфическое техническое требование – «экономичность на доверии»

ПРОЕКТИРОВАНИЕ

В большинстве промышленно развитых стран литература о методах про­ектирования начинает появляться в 50-60 годах XIX в. До этого време­ни было достаточно знать, что проек­тирования — это то, чем занимаются архитекторы, инженеры, художники- -прикладники и т.д., когда создают чертежи для своих клиентов и для целей производства. Теперь положение изме­нилось. Имеется множество профес­сиональных проектировщиков, подвер­гающих сомнению методы, которым их обучили, и появилось множество новых приемов, призванных сменить традиционные процедуры.

Критике традиционных и пропаганде новых методов свойственна одна об­щая черта: и в том и в другом случае обнаруживается стремление выявить сущность проектирования и изложить ее в виде некоего стандартного мето­да, дать своего рода рецепт, на который можно было бы положиться во всех ситуациях. Вот некоторые определения и формулировки процесса проектиро­вания, появившиеся за последнее время:

’’отыскание существенных компонен­тов какой-либо физической структуры” (Александер [4]);

’’целенаправленная деятельность по ре­шению задач” (Арчер [5]);

’’принятие решений в условиях неоп­ределенности с тяжелыми последствия­ми в случае ошибки” (Азимов [6]);

’’моделирование предполагаемых дей­ствий до их осуществления, повторяе­мое до тех пор, пока не появится полная уверенность в конечном результате” 'Букер [7]);

’’определяющий фактор для тех час­тей изделия, которые вступают в кон­такт с людьми” (Фарр [8]);

’’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” (Филден );

’’приведение изделия в соответствие с обстановкой при максимальном учете всех требований” (Грегори [12] );

’’осуществление очень сложного акта интуиции” (Джонс [10]);

’’оптимальное удовлетворение суммы истинных потребностей при определен­ном комплексе условий” (Мэтчетт [11]);

’’вдохновенный прыжок от фактов настоящего к возможностям будущего” (Пейдж [12]);

’’творческая деятельность, которая вы­зывает к жизни нечто новое и полезное, чего ранее не существовало” (Ризуик [13]);

В этих цитатах прежде всего удивляет то, что они столь различны: едва ли де­сятая часть всех значащих слов встреча­ется здесь больше одного раза. Создается впечатление, что имеется столько же различных процессов проектирования, сколько существует авторов, которые описывают эти процессы. Удивительно и то, что ни разу не упоминается изго­товление чертежей, хотя эта операция неизбежно выполняется проектировщи­ками всех специальностей. Из этих цитат ясно, что в зависимости от обстоя­тельств характер процесса проектирова­ния может меняться в очень широких пределах, и, как мы увидим ниже, ме­тоды, разработанные теоретиками про­ектирования, отличаются друг от дру­га не меньше, чем предложенные ими определения процесса проектирования. Явный разнобой, наблюдающийся в литературе о проектировании, может послужить нам ключом к пониманию ситуации. Возможно, что, сознательно уклонившись от ссылки на чертежи и от привычных взглядов на процесс проектирования, теоретики все вместе нащупали то существенное, что позво­лит преодолеть недостатки традиционных методов проектирования; это сущест­венное как раз и состоит в разнообразии, причем в разнообразии столь широком, что оно выходит за пределы опыта и знаний любого отдельно взятого раз­работчика, любой конкретной проект­ной специальности и, по сути дела, любо­го отдельно взятого теоретика проек­тирования.

И все же всем приведенным выше определениям свойственна одна общая черта: они говорят не о результатах про­ектирования, а о его составных частях, которые, как мы уже видели, не менее, если не более, разнообразны, чем состав­ные части рецептов в поваренной книге.

Ч тобы найти более надежную основу для рассуждений, попытаемся дать оп­ределение проектирования, исходя не из течения самого процесса, а из его результатов. Для этого достаточно рассмотреть конец той цепочки событий, которая начинается с пожеланий заказчи­ка включает в себя проектирование, производство, сбыт, потребление и за­канчивается влиянием вновь спроекти­рованного объекта на мир в целом. Единственное, что можно утверждать с уверенностью, — это то, что общество (мир) стало после этого иным, чем оно было до появления данного объекта. Если проект был удачным, он вызвал именно такие изменения, на которые рассчитывал заказчик. Если проект ока­зался неудачным (что, вообще говоря, случается чаще), его конечное влияние может быть весьма далеким от расчетов заказчика и прогнозов проектировщика, и все же он и в этом случае вызовет из­менение того или иного характера. В любом случае мы можем, следователь­но, заключить, что цель проектирова­ния - положить начало изменениям в ок­ружающей человека искусственной сре­де. Эту простую, но универсальную фор­мулировку можно принять хотя бы в качестве рабочего определения того рас­ширяющегося процесса, который ког­да-то протекал за чертежной доской, а сегодня включает в себя ’’научные ис­следования и опытно-конструкторские разработки”, снабжение, разработку тех­нологии, подготовку производства, сбыт, системное проектирование и многое дру­гое. Уже при беглом взгляде на это всеобъемлющее определение видно, что оно охватывает деятельность не только конструкторов, архитекторов и других ’’профессиональных” проектировщиков, но также плановиков и экономистов, законодателей, администраторов, пуб­лицистов, ученых — специалистов прик­ладных наук, участников движений про­теста, политиков, членов ’’групп давле­ния” - всех тех, кто стремится осуществить изменения в форме и содержании изделий, рынков сбыта, городов, систем бытового обслуживания, общественного мнения, законов и т.п. Что же случилось с проектировщиками, затерявшимися в этой пестрой толпе? Уж не поддались ли они распространненому ныне стремлению к ’’научности”, к специализации и коопе­рации и в результате не утратили ли свои специфические черты, которыми они отличались от тех, кто выполняет ’’не­творческую” работу? Конечно, да. Да, по­тому что проектирование переросло ра­мки таинственного умения чертить и зримо представлять себе ситуации буду­щего. Да, потому что проектировщики вынуждены теперь строить свою деятель­ность на промышленной основе, с широ­чайшим использованием систем чело­век - машина.