- •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
1.2.4 Экономические критерии
Критерий расхода материала. Основной потребностью уменьшения расхода материалов является снижение стоимости ТО, транспортных расходов при перевозке сырья и изделий, экономия энергии на их обработку. Критерий расхода материала равен отношению массы технической системы к ее главному показателю эффективности, представляет собой монотонно убывающую функцию и относится к любому классу ТО. Уменьшение расхода футеровочных материалов на единицу продукции за кампанию достигают разработкой и использованием схем рациональной раскладки огнеупоров, обеспечивающих эффективное снижение расхода огнеупоров в стоимостном исчислении на единицу выработанной продукции.
Критерий расхода энергии. При изготовлении и эксплуатации ТО, как правило, расходуется определенное количество энергии, которое, в связи с ограниченными энергетическими возможностями, всегда стремятся свести к минимуму. Количественно критерий расхода энергии определяют как отношение суммы затрат энергии при изготовлении и эксплуатации ТО к произведению времени эксплуатации и эффективности ТО. Используют модификацию КР-КПД – отношение полезной работы к затраченной. КР представляют собой монотонно убывающие функции и проявляют свое влияние на любой класс ТО. Актуальность этого критерия на протяжении всей истории техники была и остается весьма высокой и неизменной. Создание и развитие производства высокотемпретурных материалов главным образом связано с необходимостью снижения затрат энергии на проведение промышленных процессов при высоких температурах.
Критерий затрат на информационное обеспечение. Широкое использование вычислительной техники для подготовки и обработки информации при создании и эксплуатации ТО привело к стремительному росту этого вида затрат. В настоящее время затраты на информационное обеспечение становятся сопоставимы с затратами на материалы и энергию при создании ТО, в то же время прибыть от них быстро возрастает.
1.2.5 Антропогенные критерии
Антропогенные критерии обеспечивают наибольшее соответствие и приспособление ТО к человеку.
Критерий эргономичности ТО – свойство системы человек – машина изменять свою эффективность в зависимости от степени использования возможностей человека – оператора. Эффективность такой системы выражается через функциональные критерии: производительность, надежность, точность. Актуальность и значимость критерия возрастает, что привело к формированию новой дисциплины – эргономики и разработке оптимальных по эффективности, сложных человеко-машинных систем.
Критерий безопасности , под действием которого ТО в своем развитии имеет тенденцию снизить или исключить вредные и опасные воздействия на людей. Для каждого нового класса ТО требуется проведение специальных исследований и обоснований для выбора совокупности вредных и опасных факторов, вызываемых в процессе изготовления и использования ТО.
Критерий экологичности – должен регулировать взаимоотношения между естественной природой и ТО с точки зрения комфортности и возможности жизни людей. В вопросах сохранения окружающей среды, решающее значение имеет психологический фактор.