Лекція1. Загальні питання сапр зв

1.1 Предмет, мета навчального курсу "сапр зв"

1. Технічні системи та їх роль в життєдіяльності людини;

2. Життєвий цикл технічної системи;

3. Постановка задачі (або задум);

4. Визначення потреб в тс і аналіз можливостей виробництва та збуту;

5. Визначення мети;

6. Формування технічного завдання.

1.1.1 Предмет та метод дисципліни

Вивчення навчального курсу "САПР ЗВ" розпочнемо з визначення його предмета та методу. Для цього спочатку розшифруємо абревіатуру "САПР" у назві дисципліни. Як, напевне, всім відомо, САПР — це системи автоматизованого проектування. Причому, в даному випадку в назві курсу опускається додаток, який повинен вказувати на об'єкт, що проектується за допомогою САПР. У загальному випадку цим об'єктом є деяка технічна система (ТС), конкретними видами якої можуть бути, наприклад, електронні схеми, літаки, верстати, автомобілі тощо. Тут також потрібно звернути увагу на те, що в абревіатурі "САПР" буква "А" розшифровується як "автоматизоване", а не "автоматичне" проектування, тобто таке проектування ТС, в процесі якого участь людини виключається не повністю, а лише частково (більш детально ця відмінність буде пояснена і зрозуміла пізніше).

Отже, для визначення предмета курсу необхідно з'ясувати змістовне навантаження кожного слова (кожної букви абревіатури) в назві дисципліни, тобто необхідно вияснити: "Що таке технічні системи та яка їх роль в життєдіяльності людини?", "Що таке проектування ТС, як воно відбувається і чи існують деякі загальні методи, правила, рекомендації, які можуть бути корисними при проектуванні ТС будь-якого виду?", "За рахунок чого відбувається, власне, автоматизація проектування, тобто, що забезпечує можливість автоматизації процесу проектування?", і нарешті — "Яке значення тут має поняття "системності" і як воно використовується при створенні САПР?".

В чому особливість САПР стосовно ЗВ?

Відповівши на такі чи подібні їм запитання, ми отримаємо відповідь на питання про предмет та метод дисципліни "САПР ЗВ"

1.2. "Що таке технічні системи та їх роль в життєдіяльності людини?"

Як відомо, головною рушійною силою, що визначає діяльність людини, є біологічні, психологічні та соціальні потреби людини. Зосередимо увагу лише на соціальних потребах людини, тобто тих, що виникають в процесі діяльності людини як члена суспільства. Крім того, розглядаючи суспільну діяльність людини, виділимо:

• економічну сферу життя людини (техніка, економіка, виробництво);

• духовну сферу життя (культура, наука, релігія);

• соціальну сферу (сім'я, клас, нація, народ);

• політичну сферу (держава, право, політика).

Як бачимо, "техніка" (від грецького тєxnikos - мистецтво, майстерність) — це саме та сфера діяльності людини, що відноситься до задоволення його матеріальних потреб в умовах суспільного життя, потреб, пов'язаних із суспільно-корисною працею людини. В той же час, термін "техніка" використовується для позначення самих засобів праці людини (технічних засобів, технічних систем). Отже, технічною системою (ТС) називається сукупність засобів людської діяльності, що створюються для здійснення виробничого процесу та задоволення невиробничих потреб суспільства, тобто вказаних вище потреб людини.

Технічні системи переважно класифікують за галузевим принципом (рис. 1). Та чи інша ТС є предметом відповідної технічної науки, як то машинобудування, хімічна технологія, електроенергетика, гірська справа, космонавтика тощо. Прикладами технічних систем, що належать до такого найвищого рівня в даній класифікації, є автоматизована ділянка цеху машинобудівного виробництва, електростанція, екскаватор, мартенівська піч, космічна ракета-носій тощо.

З переходом на наступний рівень деталізації ТС вибирають специфічні для даної галузі класифікаційні ознаки, а відповідні технічні системи називають машинами, механізмами, пристроями тощо. Вивченням технічних систем цього рівня (або технологічних процесів, в яких вони задіяні) займаються відповідні технічні науки.

Окремо підкреслимо, що тут і далі розглядаються тільки технічні системи, а не комплекси, під якими традиційно розуміють сукупність "ТС + людина". Вивчення антропотехнічних та соціотехнічних комплексів доцільно проводити з широким залученням знань з ергономіки, психології, соціології та деяких інших дисциплін гуманітарного характеру, а це виходить за рамки даного підручника.

Найпершою проблемою, що виникла при задоволенні матеріальних потреб людини, стала проблема збільшення продуктивності її праці. Ця проблема вирішувалась шляхом створення (проектування), вдосконалення та розвитку знарядь праці — технічних засобів (технічних систем). Розвитку потреб людини відповідає розвиток знарядь праці, створення нових знарядь.

Види технологічних процесів та матеріалів
Машинобудування	Цеюльозно - паперова
Металургія	Виробниутво буд. матеріалів
Хімічна промисловість	Легка промисловість
Деревообробна	Харчрва промисловість

Рис. І. Класифікація технічних систем

Історично першим засобом підвищення ефективності праці стала механізація — заміна фізичної праці людини роботою машин та механізмів. Тягар важкої фізичної праці було знято з плечей людини, завдяки чому одна людина змогла виготовляти достатньо сільськогосподарської продукції, щоб прогодувати багатьох людей, у той час коли праця іншої людини забезпечувала промисловими товарами велику кількість інших людей. Така зміна становища у промисловості та сільському господарстві отримала назву промислової революції, а країни, в яких вона відбулася, стали промислове (чи технічно) розвинутими. Для підкреслення важливості техніки в житті людини можна порівняти ту роль, яку нині виконує техніка у промислове розвинутих країнах (США, Японія, Європейські країни) та в країнах, нерозвинутих у технічному відношенні (Африка, більша частина Індії, Середній Схід, Центральна Америка, багато які райони Південної Америки).

Протягом всього етапу застосування механізації перед людиною, що займалася механізацією, стояло завдання створення (проектування), впровадження та модифікації нових машин та механізмів— технічних систем як засобів механізації. Люди, що займалися такою діяльністю, отримали узагальнену назву "інженери " (франц. іпgепіеr, від лат. іпgеnіum -здібність, винахідливість).

У наш час у передових країнах відбувається нова революція, яка називається автоматизацією. Якщо механізація звільнила людину від фізичної праці, то праця по керуванню роботою машин та механізмів залишалась все ж за людиною, виробничі можливості якої є обмеженими (низька швидкодія роботи, надійність, витривалість тощо); ці можливості людини не можуть конкурувати з подібними можливостями машин.

Вирішення проблеми було знайдено в тому, щоб взагалі виключити людину з конкретного виробничого процесу, примусивши машину не тільки виконувати саму роботу, а й керувати нею. Пристрої, які поєднують у собі дві функції: виконання роботи та керування нею, отримали назву "автомати" (від грецького оситоцато, тобто самодіючий), а такий спосіб підвищення продуктивності праці людини почали називати "автоматизацією". Виробничі процеси, в яких участь людей виключалась повністю, стали називати автоматичними, якщо ж тільки частково — автоматизованими або напівавтоматичними.

Використання автоматизації у діяльності людини вийшло далеко за межі створення систем автоматичного керування. Головним призначенням автоматизації тепер є підвищення продуктивності розумової, творчої праці людини, а сфери її застосування важко перелічити. Процес широкого використання автоматизації у різних сферах діяльності людини отримав назву "науково-технічна революція".

Для реалізації ідеї автоматизації праці людини перед інженером знову постають проблеми створення (проектування) нових технічних систем.

Зауважимо, що в сучасному ринковому виробництві проблема задоволення матеріальних потреб людини трансформується в орієнтацію промислових підприємств на отримання прибутку. Здібності та сили всіх працівників підприємств, починаючи від керівників та, закінчуючи простими виконавцями, націлені на те, щоб продукція підприємства (товари, послуги тощо) давала прибуток, а значить забезпечувала прибуток власникам. Проте рано чи пізно кожний виріб витісняється іншим або знімається з виробництва у зв'язку з конкуренцією, оскільки він перестає давати прибуток. Така постійна зміна одного виду продукції іншим фактично призводить до розвитку виробництва, до вдосконалення технології, до створення нових прибуткових галузей промисловості. Прикладами тут можуть бути копіювальне обладнання фірми "Ксерокс", фотоапарати "Поляроїд", лазерна техніка та безліч інших. Будь-яка галузь промисловості, яка не розвивається, не вдосконалюється, виявиться не життєздатною у сучасному світі. Отже, протягом всієї історії свого існування розвиток виробництва пов'язаний, головним чином, із створенням нових видів продукції, нової техніки.

І врешті-решт, на сучасному етапі розвитку суспільства відбувається зміщення акцентів у наявних суспільних потребах людини. Сьогодні важливою потребою є, наприклад, не будування мостів через великі річки, а боротьба із забрудненням самих річок, не будування великих міст, а знищення існуючих у містах "нетрів", не винайдення нових видів зброї, а уникнення застосування тієї зброї, що вже існує. Цей список можна продовжувати (наприклад, проблеми харчування, водозабезпечення, транспорту, зв'язку, організація відпочинку, сфери обслуговування).

"Зараз інженери знаходять мало задоволення в тому, щоб виробляти все більше й більше чудових речей для людей, які вмирають від ожиріння".

Перед технікою, як і раніше, стоїть висока мета, але вона висуває нові вимоги до людей, що обрали технічну спеціальність. В наш час для досягнення цієї мети потрібно в значно більшій мірі знати й брати до уваги соціальні, політичні, економічні, екологічні аспекти проблем, що вирішуються. Крім того, сучасна діяльність інженера стає більш наукоємною, спирається на великий об'єм знань із різноманітних областей фундаментальних та прикладних наук.

Крім науки та виробництва інженер у функціонально-естетичному плані пов'язаний з мистецтвом. Корисна річ рідко виглядає бридкою і не тільки тому, що ми у нашому житті намагаємося оточити себе гарними речами, але й тому, що ми мало коли терпимо протягом тривалого часу не досить привабливі речі. Перша діюча модель нового корисного предмета може бути жахливою з естетичної точки зору, але можна впевнено сказати, що при першій же переробці велика увага буде приділена саме її красі.

Зв'язок інженерної діяльності людини по проектуванню ТС з іншими видами її діяльності проілюстровано на рис. 2.

Отже, найважливішими задачами інженера, як і раніше, є задачі, пов'язані зі створенням (проектуванням та впровадженням) нової техніки, тобто нових технічних систем. Причому, інженерні рішення повинні бути науково обґрунтованими, такими, що технічно реалізуються, та економічно вигідними (доцільними). Створення нових технічних систем є результатом реалізації економічної мети людини — підвищення продуктивності її праці. (Питання про роль творця техносфери та наслідки його діяльності виходять за рамки завдань дійсного видання і тому далі тут не розглядаються.)

Процес створення нової технічної системи можна розбити на ряд етапів, Що можуть бути проконтрольованими. Їх сукупність називають "життєвим Циклом технічної системи" (ЖЦ ТС).

Рис. 2. Зв'язок інженерної діяльності людини з іншими видами діяльності