1.4. Основные свойства систем, обеспечивающих высокую работоспособность строительных и дорожных технологических машин

Повышение работоспособности любой технической системы, в том числе строительной технологической машины, в первую очередь, связано с повышением качества самой системы, её объектов, структуры и т. д. Однако, в конечном итоге, многое сведется к управлению свойствами объекта. Поэтому важно знать как можно больше о свойствах технической системы и направлять работу по её совершенствованию посредством управления свойствами как подсистем, так и отдельных элементов. Рассмотрим возможности управления свойствами исследуемого объекта – технологическими дорожными и строительными машинами.

В работе В. Хубки [42] есть интересные рассуждения о свойствах технических систем. Проведем их анализ.

Нередко при исследовании технических систем приходится задавать вопросы, начинающиеся со слов, характеризующих, например, дорожную машину – «какая у неё максимальная скорость? какой расход горючего? какова надежность? какова производительность?

Ответ на некоторые из этих вопросов гласит: машина имеет максимальную рабочую скорость 20 км/ч, расход горючего 32 л/100 км. Все, кто привык к количественным оценкам, согласятся с этим.

Однако тот же ответ мог бы прозвучать и так: машина движется довольно-таки быстро; у неё немалый расход горючего.

Такая характеристика уже не однозначна. Она относительна, поскольку неизвестно, какая скорость понимается под словом «быстро»: то ли 50, то ли 90 км/ч.

Чтобы избежать неопределенности, мы можем вопрос уточнить: сколько кубометров грунта и на какое расстояние может переместить рабочий агрегат за один час работы и как быстро он сможет переместиться на расстояние пять километров до нового объекта?

Вопрос, начинающийся со слова «сколько», очень важен, так как, зная ответ, мы можем дать количественную оценку рассматриваемому свойству объекта, то есть указать его величину и произвести сравнительную оценку с другим вариантом подобной машины.

Сложнее ответить на вопрос: какова надежность этой машины? Ответ может быть следующим: она надежна, или не очень надежна, или не знаю точно. Это, естественно, относительная характеристика, зависящая от того, какими соображениями руководствуется тот, кто оценивает объект.

Можно сформулировать определение надежности, включив туда определенные параметры и свойства, и тем самым получить количественную оценку этого свойства. Тогда можно было бы применительно к надежности ответить на вопрос «сколько?».

Однако это тоже не просто. Ведь есть другой фактор. Так, водитель, у которого комбинированная поливомоечная машина в течение шести месяцев отказывала всего лишь три раза, будет считать машину более надежной, чем та машина, которую он прежде ремонтировал каждые три недели. Ясно, что его мнение будет не совпадать с мнением руководителя, который выскажется: зачем мне такая машина, которая трижды выходила из строя за полгода. Руководитель прав.

Труднее ответить на следующий вопрос: какой внешний вид у комбинированной поливомоечной машины? В ответ можем услышать следующее: машина некрасивая, дизайн плох и т. п. Признаем, что это очень неопределенная оценка. Ведь речь идет о параметре, изменяющемся во времени, причем субъективно, а технические характеристики вполне приемлемы.

Такая оценка стала бы более определенной, если бы она делалась путем сравнения с другой машиной или системой. При этом оценка внешнего облика другой машины приобрела бы значение объективного критерия.

Теперь мы видим, что определенную трудность представляет собой выбор свойства для характеристики той или иной технической системы. Однако о том же самом объекте – автомобиле, на котором установлено крановое оборудование для обслуживания строительства объекта, можно, например, спросить следующее. 1. Какой у двигателя автомобиля-базы коэффициент сжатия? 2. Какова скорость на трассе? 3. У него передний привод или задний?

Подобные вопросы могут возникнуть в разговоре специалистов, так как упомянутые параметры определены для них; им известно, хорошо это или плохо, если, например, коэффициент сжатия составляет 10:1, скорость вращения двигателя равна 7000 мин^–1, а привод у него – классический. Эти примеры в общих чертах обрисовывают проблематику свойств технической системы и их оценки. Через те или иные свойства дается характеристика технической системы. При этом для объективного анализа важно, чтобы оцениваемые свойства и критерии оценки могли быть определены количественно.

Принято, что широкое толкование понятия «свойство» включает функцию, производительность, размеры, удобство обслуживания, транспортабельность, технологичность. Однако самое важное, чем можно охарактеризовать техническую систему, – это наличие у нее желаемых свойств, поскольку техническая система является лишь исполнителем необходимой рабочей функции и соответственно предполагаемого поведения.

Во взаимосвязи с функцией находится целый ряд других свойств: удобство эксплуатации и обслуживания, ремонтопригодность и т. д. Наряду с этим имеется множество других свойств, которыми должна обладать техническая система (например, определенные прочность, габариты, форма), чтобы обеспечивалось желаемое функционирование.

Создавая или заказывая техническую систему, мы определяем не только то, что эта система должна делать, а одновременно устанавливаем ее желаемые свойства. На этапе постановки задачи принято называть желаемые свойства технической системы требованиями. Таким образом, чтобы отвечать предъявляемым требованиям, техническая система должна не только выполнять желаемую рабочую функцию, но и обладать в известной мере определенными свойствами.

Техническая система всегда является носителем самых различных свойств, но только мера этих свойств (ценность) имеет решающее значение. Совокупная ценность системы, обладающей многочисленными и разнообразными свойствами, определяется сочетанием оценок всех этих свойств.

Общие признаки технических систем. Технические системы характеризуются рядом признаков. Первыми признаками являются многообразие элементов системы и сложность взаимосвязей, не имеющие аналогов в других областях.

Номенклатура в машиностроении (автомобилестроении), без учета типовых вариантов, включает в себя десятки тысяч различных деталей технических систем.

Следующей особенностью является многообразие функций, выполняемых этой номенклатурой деталей, они имеют также множество других свойств, определяющих особые признаки, – это функциональная структура, органоструктура, конструктивная схема.

Хотя различные технические системы функционируют по-разному, целью функционирования всегда остается осуществление преобразований; в нормальных рабочих условиях оно детерминированно и им можно управлять. В случае повреждения системы ее функционирование нарушается.

Значительную часть технических систем составляют сложные и очень сложные системы, состоящие из тысяч и десятков тысяч элементов. Изготовление современных изделий требует дорогостоящего оборудования, автоматизированных производств, дорогостоящих систем организации и управления производствами и т. п.

Основными материалами для изготовления технических систем являются металлы, преимущественно сталь и полимеры. Следствием такой сложности и специфики является высокая стоимость технических систем.

Категории свойств технических систем. Все многочисленные и разнообразные свойства технических систем можно классифицировать по различным категориям.

Есть общепринятая классификация групп возможных свойств:

1) количественные (параметры); 2) геометрические; 3) механические;

4) тепловые; 5) электрические и магнитные; 6) оптические;

7) акустические; 8) химические; 9) производственные и монтажные;

10) эксплуатационные.

При этом существует более полная классификация, её основные особенности таковы [42]. Первая группа отражает свойства объектов по способу их установления: внешние (форма, размеры, цвет) и внутренние (отношений между элементами системы и свойствами элементов, которые определяются структурой) свойства.

Вторая – это классификация свойств по причинной связи. В соответствии с этим различают: входные воздействия (причина) и функции (следствие). Между входными воздействиями и функциями существуют причинные отношения. Приведем примеры причинных отношений в технических системах: высокая температура свечи накаливания является причиной воспламенения сжатой топливной смеси; недостаточная жесткость станины токарного станка является причиной погрешности обработки деталей, используемой в дорожной или строительной машине. Временная последовательность причины и действия проявляется в виде процесса.

Третья группа включает классификацию свойств по функциональным зависимостям. Объекты подразделяются на зависимо изменяющиеся (например, зависимость между скоростью движения объекта и его кинетической энергией; давлением и уровнем жидкости; скоростью потока и диаметром трубы; прочностью и температурой материала) и независимо изменяющиеся (материал, форма, габариты) свойства.

Одни и те же свойства в различных системах могут выступать как зависимые или независимые. Особое место в классификации занимают свойства по потребности в конструкторской работе.

Примерный перечень соответствующих категорий свойств дан в табл. 1.1.

Таблица 1.1

Классификация свойств технических систем

по потребности в конструкторской работе [42]

Категория свойств	Примеры свойств
Функция F	Рабочая функция
Действие W	Вспомогательная функция. Подготовительная функция. Управления и регулирования. Функция согласования
Функционально обусловленные свойства Bd	Производительность. Скорость. Размеры. Масса. Грузоподъемность. Функциональные параметры
Производственные свойства Be	Безопасность эксплуатации. Расход энергии. Надежность. Срок службы. Ремонтопригодность. Занимаемая площадь
Эргономические свойства Erg	Удобство обслуживания. Способы обслуживания. Виды помех. Требования к оператору
Эстетические свойства Аи	Форма. Цвет. Удобство. Привлекательность
Манипуляционные свойства Di	Соответствует условиям транспортировки. Пригодна для пуска в ход. Соответствует условиям хранения и упаковки
Характеристики поставок и планирования LP	Доступность. Продукция серийного или единичного производства
Правовые нормы GN	Соответствует юридическим нормам. Нарушение патентного права. Соответствует требованиям коллективного договора
Технологические свойства Fe	Соответствует технологии. Соответствует условиям монтажа
Экономические свойства We	Эксплуатационные расходы. Издержки производства. Цена. Экономическая эффективность
Конструктивные свойства Ко	Структура. Форма. Габариты. Материал. Качество поверхности. Поле допуска. Тип производства
Качество изготовления Не	Изготовитель. Достоинства и недостатки изготовления

Есть классификация свойств по возможности их количественного определения. В этом случае свойства технической системы могут быть подразделены на такие:

определяемые легко; определяемые с трудом и не определяемые количественно.

Следующая классификация свойств по их значимости.

В этом отношении свойства подразделяются на следующие:

а) очень важные и незаменимые (функция безопасность);

б) важные (например, надежность, срок службы, цена);

в) менее важные (например, отсутствие необходимости в упаковке, возможность

длительного хранения);

г) несущественные для функционирования свойства (например, внешний вид, цвет).

Далее следует классификация свойств по их физической сущности.

Свойства можно классифицировать по их физической сущности следующим образом:

а) геометрические свойства, например ширина, высота, симметрия, форма, межосевое расстояние, угол;

б) кинематические свойства, например: скорость, ускорение;

в) механические свойства, например: прочность, упругость, герметичность;

г) тепловые свойства, например: нагрев, теплопроводность, тепловые потери, теплоизоляция;

д) электрические и магнитные свойства, например: емкость, напряжение, сопротивление, электрическая проводимость;

е) оптические свойства, например: фокусное расстояние, преломление, отражение,

поляризация;

ж) акустические свойства, например: поглощающая способность, эхо, шум, звуковая

частота;

з) химические свойства, например: химическая активность, коррозия, концентрация

и другие.

Таковы общие сведения о свойствах технических систем, каковыми являются машины строительного комплекса.

Контрольные вопросы

1. Что такое понятие «система» и «техническая система»?

2. Является ли любая строительная технологическая машина технической системой?

3. Укажите основные свойства машины строительного комплекса как технической системы?

4. Как в символах описывают техническую систему « машина»?

5. Из каких элементов и подсистем состоит строительная машина?

6. Что такое структура машины?

7. Какие процессы определяют понятие «поведение системы»?

8. Перечислите принципы, по которым классифицируют системы.

9. Какие основные группы возможных свойства есть у системы?

10. Назовите основные категории свойств технических систем.

11. Что такое манипуляционные свойства Di машины?

12. Что такое функционально обусловленные свойства Bd машины?

13. Что такое эргономические свойства Erg машины?

14. Что такое производственные свойства Be машины?

15. Что такое экономические свойства We машины?