- •Минобрнауки россии__________________
- •И.А. Туркин, с.А. Суворов проблемно-целевое проектирование научного эксперимента в материаловедении высокотемпературных наноструктурированных материалов и изделий
- •1 Постановка и анализ задач проектирования научного эксперимента
- •1.1 Инвариантные понятия техники
- •1.1.1 Характеризация технических объектов и нанообъектов
- •1.1.2 Систематика задач поиска и выбора технологических
- •1.2 Критерии развития техники и технических объектов
- •1.2.1 Условия выбора и характеристики критериев
- •1.2.2 Функциональные критерии
- •1.2.3 Технологические критерии
- •1.2.4 Экономические критерии
- •1.2.5 Антропогенные критерии
- •1.3 Законы строения и развития техники
- •1.3.1 Закон прогрессивной эволюции техники
- •1.3.2 Закон соответствия между функцией и структурой
- •1.3.3 Закон стадийного развития техники
- •1.4 Списки недостатков и требований при разработке новых технических объектов
- •2 Функциональный анализ технических объектов
- •2.1 Описание функциональной структуры технического
- •2.1.1 Построение функциональной структуры технического
- •2.1.2 Описание физической операции, реализуемой с помощью технического объекта
- •2.1.3 Описание принципа реализации физико-химических
- •2.2 Методика постановки задачи по улучшению характеристик прототипа.
- •Системный выбор конкурентоспособных решений при разработке новых технических объектов
- •3 Проектирование научного эксперимента в материаловедении
- •Основные функции и критерии развития
- •3.1.1 Элементы функциональной наноструктуры
- •3.1.2 Физико-химические и размерные эффекты при изготовлении и эксплуатации высокотемпературных наноструктурированных материалов
- •3.1.3 Анализ технологических решений при разработке
- •3.2 Схемы экспериментального анализа наноматериалов
- •3.2.1 Порядок экспериментального анализа наноматериалов при заданной функции и прототипе
- •3.2.2 Порядок экспериментального анализа наноматериалов при заданной функции
- •3.2.3 Порядок экспериментального анализа при разработке новых
- •Заключение
- •190013, Санкт-Петербург, Московский пр., 26
3.2 Схемы экспериментального анализа наноматериалов
3.2.1 Порядок экспериментального анализа наноматериалов при заданной функции и прототипе
Данный тип наиболее часто возникающих научно-технических задач связан с необходимостью повышения уровня технических характеристик объекта с целью увеличения срока эксплуатации или расширения областей использования. Анализ содержит набор взаимосвязанных процедур, направленных на разработку улучшенной модификации объекта:
1. Составление списка требований к ТО (набор конкурентоспособных и реализуемых требований к способу реализации функций ТО);
2. Составление списка недостатков прототипа (выявление главного недостатка, устранение которого обеспечит получение новой улучшенной модификации ТО);
Построение вариантов функциональной структуры улучшенного ТО (исключение или изменение структуры элементов прототипа, введение новых элементов и т.д.) с использованием метода поиска эффективных решений на основе закона соответствия между функцией и структурой ТО;
Анализ альтернативных вариантов технических решений с позиций требований закона прогрессивной эволюции техники;
5.Выбор и обоснование параметров улучшенной модификации ТО.
В результате проведенного анализа находят набор параметров и их критериев, обеспечивающих изменение функциональной структуры ТО, корреляционно связанное с характером дефекта у прототипа, а из всех возможных путей реализуют в первую очередь тот, который дает необходимое или существенное устранение дефекта при минимальных производственных затратах.
3.2.2 Порядок экспериментального анализа наноматериалов при заданной функции
Данный тип научно-технических задач относится к задачам с известным выходом, когда необходимо разработать ТО для конкретной области применения (функции), используя существующий опыт поиска эффективных технических решений для данного класса ТО:
1. Составление списка требований к ТО (на уровне технического решения) для реализации заданной функции;
2. Поиск аналогов и выбор прототипа (использовать существующие в практике изделия на уровне лучших мировых образцов)
3. Составление списка недостатков прототипа (выявить все недостатки прототипа, которые могут быть устранены в новом изделии: показатели, не соответствующие сформулированной функции, факторы, снижающие эффективность или затрудняющие использование прототипа);
4. Выявление причин возникновения недостатков прототипа (устранить недостатки, исключив причины их возникновения);
5. Построение улучшенной функциональной структуры с использованием метода поиска эффективных решений на основе закона соответствия между функцией и структурой ТО;
6. Анализ функций вышестоящей по иерархии системы (анализируют возможности удовлетворения заданной функции путем внесения изменений в смежные объекты, входящие с рассматриваемым объектом в состав вышестоящей системы).
7. Выявление и анализ противоречий развития (проводят оценку возможных последствий, когда улучшение параметров основного функционального показателя ТО приводит к существенному ухудшению параметров одного или нескольких других важных показателей).
В результате проведенного анализа предлагается техническое решение, которое реализует выполнение заданной функции и не имеет недостатков, присущих прототипу.