1.4. Систематика задач поиска и выбора
ПРОЕКТНО-КОНСТРУКТОРСКИХ РЕШЕНИЙ
При разработке любого ТО, когда ставится цель получить изделие выше уровня лучших мировых образцов, конструктору предстоит решить иерархическую последовательность задач выбора проектно-конструкторских решений. Эта последовательность имеет полное соответствие с иерархией описаний ТО (рис. 1).
Рассмотрим различные типы задач.
1. Составление или уточнение описания потребности (функции). Наряду с качественным описанием указывают основные количественные характеристики действия Z, объекта G, условий и ограничений Н.
2. Выбор ФО. Чаще всего для реализации одной и той же потребности существует несколько альтернативных ФО (рис. 4,5). Проектировщику предстоит выбрать наиболее перспективную из них.
3. Выбор ФС. Для реализации одной и той же технической функции исходя из описаний потребности и ФО и с учетом ФС близких и аналогичных ТО возможно построение нескольких альтернативных ФС (см. рис. 4) предстоит выбрать наиболее рациональную.
Рис. 4. Иерархия задач выбора проектно-конструкторских решений
4. Выбор ФПД. У одной и той же потоковой ФС различные элементы могут быть реализованы на основе различных физико-технических эффектов. В связи с этим иногда может быть синтезировано большое число возможных ФПД, из которых также предстоит выбрать наиболее эффективный вариант (см. рис. 4,5).
5. Выбор ТР. Один и тот же ФПД может быть реализован несколькими, а иногда очень большим числом (сотни и тысячи) практически приемлемых вариантов ТР, из которых предстоит выбрать лучшее решение (см. рис. 4,5).
6. Выбор параметров ТО и его элементов. При решении этой задачи ставят и решают иерархическую последовательность подзадач поиска и выбора оптимальных параметров ТО и его элементов. В каждой такой подзадаче производится выбор по существу на бесконечном множестве возможных вариантов (см. рис. 4,5).
Хотя все эти типы задач можно отнести к творческим инженерным задачам, однако наиболее ярко выраженную принадлежность к таковым имеют задачи типов 3—5.
Выделенные типы задач и последовательность их решения имеют определенную идеализацию и условность, поскольку на практике проектирование и конструирование идут итерационно с многочисленными возвратами, а решение смежных задач часто совмещается.
Перечисленные задачи поиска и выбора проектно-конструкторских решений имеют одно интересное свойство. С повышением уровня задачи (от типа 6 до типа 1) ее успешное решение дает больший экономический эффект, вызывает более заметный технический прогресс в данной области и обеспечивает разработку изделий с большим сроком морального старения. Так, например, решение задачи 6 обычно улучшает интересующие технико-экономические показатели изделий на 10—15 %, решение задачи 5 — на 20—30 %, задачи 4 — на 30—50 % (иногда в несколько раз). Еще более важным оказываются изобретение и обоснование новых ФО и потребностей.
Рис, 5. Пример иерархии или систематики ТО
1.5. Окружающая среда технического объекта
Каждый ТО находится в определенном взаимодействии с окружающей средой. Для конкретного ТО в качестве окружающей среды могут выступать его надсистема, объекты неживой и живой природы и другие ТО, которые находятся в функциональном или вынужденном взаимодействии с рассматриваемым ТО и оказывают заметное влияние на его проектно-конструкторское решение.
Взаимодействие ТО и окружающей среды может происходить по нескольким каналам связи, которые легко расчленить на две группы.
Первая группа включает потоки вещества, энергии и сигналов, передаваемые от окружающей среды к техническому объекту. К ним относятся (рис. 6):
AT — функционально обусловленные входные воздействия (входные потоки в ТО);
АВ — вынужденные входные воздействия (температура, влажность, пыль, деятельность насекомых и т. д.).
Вторая группа — это потоки, которые передаются от ТО окружающей среде (рис. 6):
Ст — функционально обусловленные выходные воздействия (выходные потоки в ФО);
СЕ — вынужденные выходные воздействия (загрязнение воды, земли и воздуха, токи СВЧ и т. д.).
АВ
GТ
АТ
ТО
GВ
Рис. 6. Взаимодействие ТО с окружающей средой