11169

1.металоємність, як результат її – інертність, велика вага, неможливість швидкого реагування на реверс та використання в механізмах із змінним напрямком роботи;

2.неможливість роботи в режимі різкого збільшення технологічного навантаження;

3.значні втрати потужності через силу тертя. Коефіцієнт корисної дії складає ККД = 0,6 – 0,85.

Шляхи вдосконалення механічних систем:

-зменшення маси та ваги за рахунок: заміни матеріалу, переведення на більш легкі сплави, заміна технології виготовлення;

-широке впровадження рідинного змащування сучасного типу.

Гідравлічні системи

В основу роботи цих систем покладено перетворення енергії рідини у кінематичну або потенційну енергію, тобто перетворення енергії робочої рідини в обертальний або зворотно-поступальний рух робочих органів.

До гідравлічних систем відносяться:

системи сигналізації;

системи запобігання;

приводи активних робочих органів;

рульове керування;

системи змащування та охолодження. Вони класифікуються за:

1.напрямом руху:

•зворотно-поступального руху (гідроциліндри, поршневі гідромашини);

•обертального руху (шестеренні машини);

2.за силовими показниками:

•високо-низько моментні;

•високо-низько швидкісні.

У сільськогосподарських машинах використовуються низько швидкісні робочі машини. Джерелом живлення для них є електричний привод, розподільна коробка передач або акумулятор.

3.за принципом регулювання:

•нерегульовані;

•регульовані;

•об’ємного регулювання, в них змінюється параметри за рахунок зміни робочого об’єму;

•необ’ємного регулювання, зміна відбувається за рахунок зміни параметрів гідравлічних опорів.

Переваги гідравлічних систем:

1. широкий спектр машин, що експлуатуються, ККД яких складає ККД = 0,75 – 0,92;

26

2.легкість в експлуатації: вони швидко реагують на зміну напрямку потоку робочої рідини, їх легко використовувати при реверсі машини як системи автоматизованого регулювання та апаратуру сигнального діагностування;

3.можливість використання при значних разових збільшеннях технологічних

перевантажень.

Недоліки гідравлічних машин:

1.залежність від фізико-хімічного стану робочої рідини;

2.залежність від рівня забрудненості робочої рідини;

3.залежність від наявності повітря у рідині;

4.витоки і перетоки робочої рідини;

5.складність ремонту та висока вартість.

Шляхи вдосконалення гідравлічних систем:

• заміна ущільнень на більш сучасні;

• розробка присадок для стабілізації кінематичної в’язкості рідини;

• удосконалення технології виготовлення і обробки поверхонь переходу гідроагрегатів;

• використання новітніх матеріалів при виготовленні гідроагрегатів.

Пневматичні системи

Пневматичні системи працюють шляхом перетворення енергії стислого газу у потенційну та кінематичну енергію активних робочих органів. За принципом дії вони аналогічні до гідравлічних систем.

Переваги пневматичних систем:

1.низька вартість робочого середовища;

2.дешевизна виготовлення складових пневматичних систем;

3.низька вага.

Недоліки пневматичних систем:

1.значні втрати на витоки та перетоки, ККД = 0,5 - 0,65;

2.невисока потужність пневмоприводів за причиною обмеження тиску;

3.незадовільні силові та енергетичні параметри.

Галузі їх використання: машинобудування, транспорт, метрологія.

Шляхи вдосконалення пневматичних систем:

•удосконалення конструкції систем;

•застосування сучасних матеріалів.

Електричні системи

Ці системи працюють шляхом перетворення енергії електромагнітного поля в потенційну чи кінематичну енергію вихідного робочого органа.

Електричні системи класифікують за силовими показниками, за конструктивним виконанням, за призначенням тощо.

Переваги електричних систем:

1.широке застосування завдяки наявності стандартизованої бази елементів;

2.легкість експлуатації та заміни;

27

3.незалежність від зовнішніх умов експлуатації;

4.низька вартість електрообладнання;

5.значна потужність;

6.можливість одноразового перебільшення технологічного навантаження до

20–25%.

Недоліки електричних систем:

1.залежність від джерела живлення;

2.залежність від системи запобігання;

3.вплив на здоров’я людини і довкілля.

Системи автоматизованого регулювання

–Системи автоматизованого регулювання – це системи, основною функцією яких є підтримка технічних та технологічних нормативних умов виконання функцій інших систем.

–Системи автоматизованого управління – системи для автоматизованого управління виробництвом.

–Системи автоматизованого контролю.

1.2.Питання для самоперевірки

1.У чому полягає метод «чорної скрині» для моделювання систем.

2.Розкрийте значення поняття «технічна система». Наведіть та прокоментуйте її модель.

3.Що вам відомо про ранги систем. Наведіть приклад рангів систем на розгляді системи автоматичної лінії.

4.Які технологічні системи вам відомі. Проаналізуйте модель технологічної системи та її зв’язки з середовищем.

5.Які особливості мають виробничі систем. Відповідь базуйте на розгляді моделі цієї системи.

6.Наведіть приклади аграрних технологічних систем. Яка специфіка їх вмісту вам відома. Прокоментуйте.

7.Які типи опису систем вам відомі.

8.Що ви розумієте під життєвим циклом системи.

9.Які основні стадії еволюційного процесу проходить система під час свого існування.

10.У чому полягає різниця між старістю та деградацією технічної системи. Наведіть приклад.

11.Проаналізуйте основні характеристики механічних систем.

12.Які переваги гідравлічних систем вам відомі.

13.Наведіть приклади застосування пневматичних систем.

14.Приклади використання електричних систем в сільському господарстві. Що обмежує їх використання.

15.Які автоматизовані системи вам відомі.

28

1.4. Аналіз технічних та технологічних систем. Види та етапи проведення системного аналізу

Види аналізу систем

Для розв’язання виробничих задач треба оцінити ситуацію, що склалася, виявити суперечності та невідповідності, причинно-наслідкові зв’язки тощо. Таку інформацію одержують у результаті проведення аналізу ситуації, системи або її показників.

Аналіз – це метод дослідження, за яким здійснюють умовне або практичне розчленування об’єктів на складові частини (ознаки, властивості тощо) для встановлення їх ролі в системі. Аналіз виконується у процесі пізнання або предметно-практичної діяльності людини.

Об’єкти аналізу (об’єкти дослідження) – умови та закономірності функціонування систем, їх структура, взаємодія елементів, властивості та показники роботи, вплив різних факторів на властивості систем, перебіг виробничих процесів, вичерпність та якість інформації тощо.

У наведеній загальній класифікації видів аналізу виділено методологічний, змістовний аспекти та масштабний підхід (рис. 1.12).

Класифікація аналізу за методологією (причинами).

Системність аналізу полягає у врахуванні зв’язків системи – як її внутрішніх складових, так й із складовими інших систем, що мають вплив на об’єкт дослідження, це так звані внутрішні та зовнішні зв’язки.

Генетичний (еволюційний) аналіз – вивчає систему в її розвитку. Кожна технічна, технологічна чи виробнича система проходить певні етапи життєвого циклу: проектування, виготовлення, експлуатації та ліквідації. Враховуються всі можливі недоліки й переваги систем, які були прототипом об’єкта дослідження.

Функціональність – придатність виконувати своє призначення, основна мета здійснення аналізу. Це вдосконалення однієї або декількох функцій системи.

Функціональні залежності проявляються при взаємодії окремих елементів між собою, між елементами і системою загалом, між системою і середовищем. Ці взаємодії потребують узгодження в просторі і часі як по горизонталі – координація, так і по вертикалі – субординація. Субординація вказує на підпорядкованість складових системи.

Класифікація аналізу за змістом

За своєю метою та змістом аналіз може бути комплексним або мати вузьке спрямування.

29

Аналіз технічних і технологічних систем

Зазначений аналіз має на меті привести структуру системи до оптимального складу з метою мінімізації кількості структурних елементів за умови досягнення найкращих вихідних параметрів.

Під час розгляду будь-якої системи визначають критерій, тобто показник, за допомогою якого здійснюється оцінка альтернативних рішень та прийняття кращого з них.

Математичний вираз критерію називається цільовою функцією. Тут за цільову функцію приймають суму показників об’єкта досліджень.

30

Інженерний аналіз

Аналіз, який провадиться шляхом порівняння об’єкта дослідження з відомими схемами-аналогами та прототипами з відпрацюванням відомих схем та їх вдосконаленням.

Об’єктами інженерного аналізу (стосовно машиновикористання у сільському господарстві) є конструкція машин, їх надійність, агротехнологічні та енергетичні властивості, показники роботи тощо. На основі інженерного аналізу здійснюється вдосконалення конструкції технічних засобів, їх технічного і технологічного обслуговування .

Цільова функція для інженерного аналізу

ЦФ = Σ ОД,

ki → opt значення;

Nij → max,

де kij – методи вдосконалення з огляду на тип, клас, класифікацію; Nij – кількість вихідних параметрів.

Економічний аналіз та техніко-економічний аналіз

Економічний аналіз та техніко-економічний аналіз провадиться з метою визначення оптимальної кількості витрат щодо удосконалення об’єкта. Економічний аналіз – спрямований на вивчення економічних властивостей технічних і технологічних систем, їх економічної ефективності. Це експлуатаційні витрати, собівартість робіт і продукції, ціноутворення.

Цільова функція для економічного аналізу

ЦФ = Σ ОД,

Qj → min Nij → max,

де Qj – витрати;

Nij – кількість вихідних параметрів.

Різновид економічного аналізу – техніко-економічний аналіз. Економічні показники тісно пов’язані із структурою і параметрами систем, технологією процесів, тому доцільно здійснювати комплексний техніко-економічний аналіз.

Техніко-економічний аналіз дає змогу виявити ефективність впровадження нової техніки і технологій, організації робіт і управління. Експлуатаційні витрати включають затрати праці, енергії і коштів, вони мають вигляд прямих, приведених або інтегрованих витрат. Це сукупні витрати на створення, виробництво, експлуатацію та ліквідацію технічних систем. Ефективність виробничих процесів, технологій або виробництва загалом визначається як співвідношення корисних кінцевих результатів до затрат.

Функціонально-вартісний аналіз (ФВА)

Функціонально-вартісний аналіз – це технологія комплексного дослідження функцій, що спрямована на забезпечення необхідних споживацьких властивостей

31

об’єктів з мінімально можливими затратами ресурсів на всіх етапах їхнього життєвого циклу.

Функціонально-вартісний аналіз має на меті вдосконалення об’єкта дослідження таким чином, що функції системи максимізують а мінімізують.

Цільова функція для функціонально-вартісного аналізу

ЦФ = Σ ОД,

Qj → min Fij → max,

де Qj – витрати;

Fij – кількість функцій системи.

Функціональні показники – відображають рівень виконання основних виробничих функцій. Це показники рівня механізації, продуктивності праці, якості механізованих робіт, працездатності техніки, річного та денного виробітку машинно-тракторних агрегатів (МТА).

Функціональні залежності проявляються при взаємодії окремих елементів у системі, між елементами і системою в цілому, між системою і над системою (середовищем).

Аналіз якості (RQ – якісний аналіз)

RQ - range quality з англ. – ранг (рівень) якості.

Цей вид аналізу – один з актуальніших. Якість – один з основних показників виробництва. За чисельними прогнозами саме якість стане визначаючею умовою нового сторіччя.

Під якістю розуміють – сукупність корисних споживчих властивостей продукту праці, що визначають його здатність задовольнити визначені потреби людини і суспільства відповідно до її призначення.

Для оцінки якості необхідно розробляти показники якості, тобто виділити вимірні властивості продукції, важливі для споживача. Оцінкою якості продукції займаються різні науки, економіка, кваліметрія. Для вимірювання якості продукції застосовуються статистичний аналіз даних та експертне оцінювання. Міжнародний стандарт ISO 9001 визначає вимоги, яким повинна відповідати система якості, щоб гарантувати постійну відповідність продукції і послуг вимогам замовника. Він розроблений Міжнародною організацією із стандартизації (ISO) для того, щоб підприємства могли використовувати його як основу при розробці власних систем якості. Цей стандарт може застосовуватися в будь-яких організаціях, незалежно від виду діяльності, розміру, форми власності і т.ін. На сьогодні наявність системи якості, що відповідає даному стандарту, стає обов’язковим атрибутом будь-якої успішної і стабільної компанії чи підприємства.

Аналіз які ост – це аналіз, за якого, параметри об’єкта дослідження наближають до оптимального варіанту з метою забезпечення кращої якості функцій об’єкта.

Цільова функція для аналізу якості

32

ЦФ = Σ ОД,

nij → opt RQ → max,

де nij – кількість структурних одиниць; RQij –вихідні параметри якості.

Екологічний аналіз

Цей аналіз має у своїй основі структуризацію систем, тобто встановлення зв’язків меж між системою і середовищем.

Екологічність системи передбачає зіставлення корисних результатів роботи системи і шкідливих наслідків виробництва.

Класифікація аналізу за глибиною і масштабами структуризації

Глибина структуризації системи визначається кількістю ієрархічних рівнів і здатністю до розчленування елементів нижнього рівня. Якщо ці елементи не зазнають подальшого розчленування, то структуризацію проведено до граничної глибини.

За глибиною і масштабами структуризації розрізняють макро- і мікроаналіз. При макроаналізі – об’єкт вивчається ніби ззовні, без деталізації внутрішніх зв’язків і взаємодій. Тут встановлюють загальні тенденції розвитку систем,

узагальнені показники і закономірності функціонування.

При мікроаналізі (мікропідході) – вивчають внутрішню структуру об’єкта, властивості і взаємозв’язки окремих елементів тощо. При цьому структуризація здійснюється до елементарного рівня.

Макро- і мікроаналіз можуть бути етапами дослідження і вдосконалення систем.

Основні етапи проведення системного аналізу

Основні етапи проведення системного аналізу наведено на рис. 1.13. Аналіз починається з визначення проблеми, що постає перед розробником системи. Проблема виникає при ситуації, коли функціонування існуючої системи не відповідає вимогам стандартам та користувача. В якості об’єкту дослідження обирають найбільш важливі з точки зору розробника характеристики системи, такі що стосуються структури системи, її функції чи властивостей. На базі проведеного дослідження проводять моделювання – обирають математичну модель, яка б повно відображала суть та властивості системи, що розглядається. Для аналізу та перевірки адекватності обраної моделі, проводять її аналіз, застосовуючи методи, перелічені вище. При цьому розглядають декілька варіантів. Кількість варіантів повинно бути не менш за три, але й не більше за сім. Застосовуючи один з придатних математичних методів, проводять оптимізацію обраних варіантів за визначеним критерієм.

33

Аналіз діяльності технічних систем на основних етапах життєвого циклу.

На основних етапах життєвого циклу технічної системи здійснюють аналіз її діяльності.

Створення технічного завдання. Технічне завдання (ТЗ) – це формування переліку технічних вимог щодо вихідних даних, параметрів та функцій, які повинна забезпечувати технічна система.

Технічне завдання створюється технологами для розробки обладнання, що забезпечує виконання технологічних операцій, науковцями – для проведення наукових досліджень і конструкторами складних технічних систем – для створення об’єктів, що є його частинами.

Проектування – процес створення завершеної конструкторської документації, яка відповідає технічному завданню, та можливості відтворення її у виробництві.

На етапі проектування використовуються такі типи аналізу:

1.Аналіз можливості відтворення технічного завдання.

2.Оптимізація параметрів систем. Це вид удосконалення системи шляхом параметричного синтезу, що забезпечують максимальні показники за мінімальних витрат – вид функціонально-вартісного аналізу.

3.Аналіз вимог до виготовлення технічної системи можливостям виробництва.

Виробництво – це процес виготовлення технічної системи шляхом розробки та виконання окремих технологічних проектів. На цьому етапі використовують:

Методи синтезу, які застосовуються при виробництві: всі аналізи виробничих систем мають параметрично-вартісний або функціональний аналіз.

Функціональний аналіз провадиться на рівні технологічної підготовки виробництва з метою спрощення чистоти та кваліфікації обробки поверхні.

Параметрично-вартісний аналіз провадиться з метою зменшення вартості стандартних виробів.

Останній вид аналізу – аналіз відповідності вихідних параметрів технічної системи параметрам технічного завдання та умовам спрощення технологічних процесів, наданих конструкторами.

Експлуатація – це процес використання технічної системи.

Аналіз та вдосконалення конструкції технічної системи провадиться тільки за умови її експлуатації за функціональним призначенням у межах функціональних параметрів, які визначаються в технічному завданні.

Аналіз системи під час її експлуатації:

1.Аналіз з метою збільшення щільності експлуатації системи, яку розглядають.

2.Повний аналіз з метою визначення вартості ремонтних робіт.

3.Аналіз термінів окупності техніки.

Аналіз діяльності технічної системи на основних етапів життєвого циклу показано на рис. 1.14.

1.3.Питання для самоперевірки

1.Що ви розумієте під поняттями аналіз та об’єкти аналізу. Наведіть приклади.

34

2.За якими класифікаційними ознаками можна проводити аналіз системи.

3.Які залежності систем проявляються при взаємодії з середовищем.

4.Як можна класифікувати аналіз за його змістом.

5.Що ви розумієте під глибиною аналізу. Наведіть приклади.

6.З якою метою проводять інженерний аналіз систем.

7.Що є головним змістом економічного аналізу систем.

8.Що ви розумієте під якістю.

9.Для чого проводять функціонально якісний аналіз та аналіз якості системи.

10.Коли виникає необхідність проведення системного аналізу.

11.Що ви розумієте під математичною моделлю системи. Для чого її розробляють при системному аналізі.

12.Які етапи діяльності системи вам відомі.

13.Які вимоги до продукції регламентує міжнародний стандарт ISO 9001.

14.У чому полягає зміст основних етапів життєдіяльності систем.

15.Які методи аналізу використовують на основних етапах діяльності систем

35