14. По с т а н о в к а и а н а л и з з а д а ч и у л у ч ш е н и я

ИЗВЕСТНОГО ТЕХНИЧЕСКОГО ОБЪЕКТА

Рассмотрим методику постановки самого широкого класса задач проектирования, когда требуется улучшить известный технический объ­ ект, называемый прототипом, внеся в него определенные изменения.

Эта методика не охватывает другие классы задач, такие как:

♦поиск новых потребностей и формулировка новых функций ТО;

♦разработка принципиально новых технических решений, не имеющих прототипов;

♦поиск новых технических решений как задача математического программирования.

14.1. Предварительная постановка задачи

Задачи улучшения технического объекта, как правило, решаются итерационным путем, т.е. делается несколько приближений к искомому решению на основе полученных результатов. Постановка задачи имеет два этапа, состоящих в общей сложности из 12 операций. На первом этапе выполняют первые 5 операций, после чего предпринимаются попытки решения задачи естественным способом «проб и ошибок» или с помощью какого-либо иного метода. На втором этапе выполняются операции 6-12 с последующими попытками решения задачи.

После выполнения каждой операции необходимо кратко записать полученный результат.

Постановка задачи - нелегкая работа. Однако нужно всегда помнить, что правильная постановка творческой инженерной задачи - это половина ее решения. Она часто связана с отсечением многих бесперспективных и тупиковых направлений поиска. Нередки случаи, когда решение задачи находят в процессе ее постановки, поэтому не следует экономить время на анализ и постановку задачи.

Операция 1. Описание проблемной ситуации. Эта операция пред­ ставляет собой самую предварительную краткую формулировку задачи, в которой должны содержаться ответы на следующие вопросы:

а. В чем состоит затруднение или проблемная ситуация и какова ее предыстория?

б. Что требуется сделать для устранения проблемной ситуации, т.е. какую потребность нужно удовлетворить?

в. Что мешает устранению проблемной ситуации или достижению цели? г. Что дает решение задачи для людей, предприятия, отрасли и т.д.? Пример описания проблемной ситуации заимствован из работы [14]. а. Внутри цеха имеется пневмотранспорт с диаметром трубы 300 мм,

который периодически доставляет на рабочие места порошок и мелкие пластмассовые заготовки. Цех перевели на изготовление новой продук­ ции, для производства которой на рабочие места требуется подавать еще и крупные заготовки с габаритными размерами, значительно превышающи­ ми диаметр трубопровода.

б. Необходимо обеспечить механизированную подачу крупных заготовок от склада до рабочих мест.

в. Крупные заготовки нельзя доставлять пневмотранспортом из-за ма­ лого диаметра труб. Внутри цеха отсутствуют транспортные дорожки, что затрудняет использование колесного транспорта. В верхней части цеха нет свободного пространства для установки и работы кранового оборудования.

г. Решение задачи позволит исключить ручное транспортирование заготовок в данном цехе и в других аналогичных случаях.

Операция 2. Описание функции (назначения) ТО. Описание содер­ жит четкую и краткую характеристику технического средства, с помощью которого можно удовлетворить возникшую потребность. При этом реко­ мендуется давать сначала качественное, а затем количественное описание функции, которую требуется реализовать с помощью разрабатываемого ТО.

Примеры описания функций, в том числе для системы пневмотранс­ порта, приведены в табл. 14.1, где для каждого объекта вначале дано каче­ ственное, а затем количественное описание функций в виде отдельных компонентов а, б, в, которые следует читать подряд как одно предложение.

Операция 3. Выбор прототипа и составление списка требова­ ний. В описании проблемной ситуации часто указывают прототип, кото­

сматриваемому, так и функционально близким классам ТО), каталоги вы­ ставок и т.д. Дополнительно может быть также использована прямая моз­ говая атака (этот метод будет рассмотрен в главе 17).

Список основных требований к прототипу составляют в зависимости от уровня его описания в виде списка требований к принципу действия или техническому решению. Рекомендации по составлению таких списков будут изложены в главе 24.

Количественное описание функции технического объекта вместе со списком основных требований представляет собой, как было показано в главе 10, техническое задание на разработку нового поколения ТО.

Иногда при выборе прототипа удается найти подходящее решение и тем самым снять проблемную ситуацию. В этом случае при дефиците времени и ресурсов можно прекратить решение задачи поиска улучшен­ ного технического решения. Однако при наличии времени почти всегда имеет смысл и есть возможность улучшить выявленное решение и тем са­ мым отодвинуть время возникновения новой проблемной ситуации.

В примере в качестве прототипов взяты имеющиеся пневмотранс­ порт и транспортеры.

Операция 4. Составление списка недостатков прототипа.

При выполнении этой операции необходимо стремиться выявить все не­ достатки прототипа, которые могут быть устранены в новом объекте, т.е. для каждого прототипа следует указать:

♦критерии развития технического объекта;

♦показатели, не соответствующие сформулированной функции;

♦факторы, снижающие эффективность или затрудняющие исполь­ зование прототипа;

♦показатели, которые желательно улучшить.

Для каждого критерия, показателя и фактора следует дать по воз­ можности количественную оценку с перспективой на будущее.

При составлении списка недостатков целесообразно изучить конст­ руктивную эволюцию рассматриваемых ТО для более обоснованного вы­ бора критериев развития и использовать метод обратной мозговой атаки. Полученный список недостатков необходимо упорядочить по степени

важности их устранения и выделить самые важные недостатки, устране­ ние которых считают главными целями решения задачи.

При выполнении этой операции рекомендуется использовать суще­ ствующие (а также самим составлять и развивать) проблемно и объектно (предметно) ориентированные списки недостатков.

Пример. Список недостатков пневмотранспорта в цехе:

1.Если использовать пневмотранспорт, то возникают значительные дополнительные затраты, связанные с демонтажом трубопроводов и уста­ новкой новых трубопроводов с большим диаметром, например 600 мм.

2.После установки трубопровода с диаметром 600 мм могут поя­ виться заготовки с габаритными размерами, превышающими этот диа­ метр, что потребует новую замену трубопровода.

3.Заготовки при движении в трубопроводе ударяются, трутся и в ре­ зультате теряют товарный вид, что противоречит тенденции повышения качества изделий.

4.При транспортировании по трубам более крупных заготовок по­ вышается шум в цехе.

Упорядочение этих недостатков по важности их устранения: 1, 3,4, 2. Главные цели решения задачи - устранение недостатков 1,3.

Операция 5. Предварительная формулировка задачи. Кратко обоб­ щаются результаты, полученные при выполнении операций 1-4. При этом задача традиционно содержит две части: «дано» и «требуется». Такое обобщение дает комплексное и легко обозримое представление о задаче, что способствует продуктивной работе.

Дано:

а) качественное или количественное (в зависимости от характера задачи) описание функции и ограничений, накладываемых на реализа­ цию функций;

б) перечень и описание возможных прототипов и списки требова­ ний к ним;

в) списки недостатков прототипов.

Требуется: в процессе решения задачи так изменить прототип, т.е. найти такое новое техническое решение, которое бы реализовало интере­ сующую функцию и не имело (или имело в меньшей мере) недостатков, присущих прототипу.