Введение Место предмета в структуре общеинженерной подготовки
Получение и
накопление знаний
Проектирование
техники и технологии
техника
Анализ
синтез
технология
физическое
моделирование
синтез физического
принципа действия
математическое
моделирование
синтез структуры
эвристическое
моделирование
синтез параметров
В конспекте рассматриваются системотехнические методы автоматического проектирования импульсных тепловых машин и задачи, связанные с синтезом техники.
Цели и задачи настоящей учебной дисциплины — обучение навыкам постановки и решения задач поиска (изобретения) новых, более эффективных конструкторско-технологических решений, в том числе решений, превосходящих мировой уровень.
Такие задачи возникают при разработке новых машин, приборов, технологического оборудования и технологий, при выполнении плановых работ по реконструкции и модернизации. Решение проблемы интенсивного развития экономики выдвинуло большое число дополнительных творческих инженерных задач, связанных с экономией трудовых ресурсов, сырья, материалов и энергии.
В настоящее время существует довольно большое число методов ИТ, которые условно можно разделить на две группы:
1. Эвристические методы технического творчества, основанные на использовании достаточно четко описанных методик и правил поиска новых технических решений. Эти методы начали разрабатывать еще с древних времен [9] (Сократ, Архимед); особое внимание им уделили выдающиеся ученые XVII—XVIII вв. Ф. Бэкон, Р. Декарт и Г. Лейбниц. Начиная с 40-х гг. нашего столетия резко возросли исследования и разработки по созданию и применению эвристических методов, методик, приемов, принципов, правил и т. п. В настоящее время известно более 100 эвристических методов, методик, подходов и их модификаций.
2. Компьютерные методы поискового конструирования, основанные на использовании ЭВМ в решении творческих инженерных задач. Эти методы начали разрабатывать и применять в 60-х годах Х1Х в. В настоящее время известны десятки различных подходов и методов поискового конструирования.
Обзор эвристических и компьютерных методов ИТ достаточно широко освещен в технической литературе.
Принимая во внимание довольно большое разнообразие методов ИТ и то, что их число продолжает расти (в силу молодости самой дисциплины), зададимся вопросом: Какому методу или каким методам рекомендуется в первую очередь обучать?
Как считают опытные педагоги и методисты, нецелесообразно обучать какому-либо одному методу или стараться освоить все имеющиеся подходы и методы. Студент или специалист на первом этапе или на первой ступени овладения методами ИТ должен научиться свободно пользоваться небольшим набором из трех — пяти методов. Дальнейшее повышение эффективности деятельности творчески работающего инженера связано с приобретением собственного опыта и расширением набора используемых методов и систем методов решения творческих инженерных задач.
Настоящий курс направлен на изучение трех эвристических методов:
метода мозговой атаки,
эвристических приемов,
морфологического анализа и синтеза
и трех компьютерных методов:
методы синтеза технических решений на И - ИЛИ графах,
синтеза физических принципов действия,
математического программирования — синтеза оптимальных структур и форм.
Имеются и другие эффективные методы и системы методов инженерного творчества:
метод синектики , метод контрольных вопросов, алгоритм решения изобретательских задач, специальные объектно ориентированные компьютерные методы синтеза и анализа конструкторско-технологических решений и др.
Какие принципиальные отличия имеют эвристические методы технического творчества и методы поискового конструирования?
В 1977 г. было проведено условное разделение между эвристическими и компьютерными методами (с помощью первых решают задачи технического творчества, с помощью вторых — задачи поискового конструирования). К задачам технического творчества были традиционно отнесены такие, при которых человек решает поставленную задачу способом «проб и ошибок» или с помощью эвристических методов без использования ЭВМ. К задачам поискового конструирования отнесены такие творческие инженерные задачи, которые человек решает с использованием ЭВМ.
Если бы все задачи поискового конструирования одновременно можно было решать с помощью эвристических методов, то, конечно, не имело бы смысла их особо выделять. Однако, как показали не только теория, но и практика, множество задач технического творчества не включает в себя полностью множество задач поискового конструирования, а только пересекается с ним, т. е. существует некоторое подмножество задач поискового конструирования, которые человек не может решить без ЭВМ или решение их без машинной поддержки (при эквивалентном результате) вызывает значительные трудности.
ЧАСТЬ ПЕРВАЯ