Теория технических систем (стр. 9 )

Технологический аспект относится к реализации результатов конструкторского проектирования, т. е. связан с описанием методов и средств изготовления объектов.

Возможно более дифференцированное описание свойств объекта с выделением в нем ряда подсистем и соответствующего числа аспектов. Например, функциональный аспект можно разделить по физическим основам описываемых явлений на аспекты электрический, механический, гидравлический, химический, т. п. При этом в описаниях электромеханической системы появляются описания электрической и механической подсистем. Внутри каждого аспекта возможно свое специфическое выделение иерархических уровней.

4.2.5 Унификация проектных решений и процедур

Обычно унификация объектов имеет целью улучшение технико-экономических показателей производства и эксплуатации изделий. Использование типовых и унифицированных проектных решений приводит к упрощению и ускорение проектирования: так, типовые элементы разрабатываются однократно, но в различных проектах применяются многократно.

Однако, унификация целесообразна только в таких классах объектов, в которых из сравнительно небольшого числа разновидностей элементов предстоит проектирование и изготовление большого числа разнообразных систем. Именно эти разновидности элементов и подлежат унификации. Для сложных систем, состоящих из этих элементов (часто и для элементов, реализующих новые физические принципы или технологические возможности), в каждом конкретном случае приходится заново выполнять многоуровневое иерархическое проектирование. В этих условиях целесообразно ставить вопрос не об унификации изделий, а об унификации средств их проектирования и изготовления, в частности, об унификации проектных процедур в рамках САПР.

Наличие средств автоматизированного выполнения типовых проектных процедур позволяет оперативно создавать проекты новых изделий, а в сочетании со средствами изготовления в условиях ГАП осуществлять оперативное изготовление новых оригинальных изделий.

4.2.6 Виды описаний объектов и классификация их параметров

Окончательное описание проектируемого объекта представляет собой полный комплект схемной, конструкторской и технической документации. Оформленной по ЕСКД и предназначенной для исполнения в процессе изготовления и эксплуатации этого объекта. Также в соответствии с ЕСКД оформляются и некоторые промежуточные проектные решения. Однако для промежуточных решений, предназначенных для использования собственно при проектировании, характерны специфические формулы представления, принятые в данной системе проектирования. В частности, описания могут принимать различную языковую форму и находиться в различных запоминающих устройствах САПР. Важное значение в этих описаниях имеют математические модели объектов проектирования. Так как выполнение проектных процедур при автоматизированном проектировании основано на оперировании моделями.

Математическая модель (ММ) технического объекта – система математических объектов (чисел, переменных, матриц, множества и т. п.) и отношений между ними, отражающая некоторые свойства технического объекта. При проектировании используют математические модели, отражающие свойства объекта, существенные с позиций инженеров.

Среди свойств объекта, отражаемых в описаниях на определенном иерархическом уровне, в том числе в ММ, различают свойства систем, элементов систем и внешней среды, в которой должен функционировать объект. Количественное выражение этих свойств осуществляется с помощью величин, называемых параметрами. Величины, характеризующие свойства систем, элементов системы и внешней среды, называют соответственно выходными, внутренними и внешними параметрами.

Примеры параметров, проектируемых объектов.

Для поршневых компрессоров:

Выходные параметры – производительность компрессоров, мощность двигателя, максимальное давление сгорания, число циклов, расход топлива;

Внутренние параметры – коэффициенты истечения клапанов, коэффициенты трения, геометрические размеры полостей;

Внешние параметры – температура окружающей среды, давление газа на всасывании первой ступени, противодействие в выпускной системе.

4.3 Требования к проектам новых Т-систем

В настоящее время используют следующие виды показателей качества Т-систем:

1. Показатели функционирования, характеризующие полученный эффект от использования Т-систем, по назначению и определяющие область их применения;

2. Показатели надежности, определяющие свойство Т-систем сохранять свою работоспособность во времени;

3. Показатели технологичности, характеризующие эффективность конструкторско-технических решений для обеспечения высокой производительности труда при изготовлении и ремонте Т-систем;

4. Эргономические показатели, характеризующие систему «человек-изделие-среда» и учитывающие комплекс гигиенических, антропологических, физиологических, психофизических, проявляющихся в производственных и бытовых условиях;

5. Эстетические показатели, характеризующие внешние свойства Т-систем;

6. Показатели стандартизации и унификации, характеризующие степень использования в Т-системе стандартизованных изделий и уровень унификации, составных его частей;

7. Патентно-правовые показатели, отражающие степень патентной защиты конструкторских решений;

8. Экономические показатели, характеризующие затраты на разработку, изготовление и эксплуатацию Т-системы.

Следует подчеркнуть, что только учет всего многообразия факторов, их тщательный анализ дает основание конструктору выбрать из большого числа возможных вариантов решение, близкое к оптимальному.

4.4 Основы системного подхода в проектировании

Для решения таких комплексных вопросов, как создание современных Т-систем, необходим системный подход, при котором ни одна система не рассматривается абсолютно замкнутой. Взаимодействие системы с внешней средой представляется внешними связями, то есть система получает воздействие от среды и сама на неё влияет. Физические системы не просто находятся в окружении, они существуют во взаимодействии с внешними объектами. Поэтому успех проектирования искусственных систем определяется их совместимостью с окружающей средой.

Например, для технологического процесса характерны материальные, энергетические и информационные связи с системами окружающей среды. В кибернетическом плане ТП представляет собой объект управления. На его входы поступают заготовки и управляющая информация. Одна часть этой информации включает плановые задания, определяющие календарные сроки выпуска и запуска деталей, вторая – технологическую документацию, содержащую алгоритмы и программы управления процессом изготовления деталей на различных операциях.

К выходам системы относятся готовые детали и информация о фактическом времени их изготовления и технологических отклонениях. Эта информация поступает в систему оперативного управления производством и в службы технологической подготовки производства. Таким образом, для ТП изготовления деталей, окружающей средой будут заготовительные и сборочные цехи, службы технологической подготовки производства и оперативного управления.

Всякая система допускает разделение её на подсистемы. Поведение подсистемы может отличаться от поведения всей системы. Качественная определенность ТС обусловлена их структурой.

Свойства, не присущие ни одной из деталей, но возникающие в процессе правильного их взаимодействия, называются системными (детали велосипеда, велосипед).

С точки зрения системного подхода процессы проектирования и конструирования различны, но тесно взаимосвязаны.

Информационным входом Iпр для проектирования служит описание потребностей. Выходом процесса проектирования Опр является реальный образ технического средства, действие которого должно быть описано на превращения входа I в выход О в соответствии с потребностью. Этот образ включает в себя концепцию П конструкции, осуществляющей заданное действие Д.

Выход Опр становится входом конструирования Iк. Выходом процесса конструирования Ок является конструкция К, благодаря которой создаются заданные структуры и состояния ТС.

Разнородность проектирования и конструирования вытекает из различных творческих и операционных возможностей, среди которых можно выделить следующие:

– использование одного из многих известных решений;

– использование возможного единственного решения;

– поиск возможного решения;

ZÞIÚOÚX.

Наиболее характерные действия инженера при проектировании:

1. Проектирование с целью использования известного технического средства с заданными характеристиками. Результатом является выход Опр, который представляет собой информацию о новом использовании рассматриваемого средства; (утюг…).

2. Проектирование с целью выбора технического средства с необходимыми характеристиками Х, обеспечивающего осуществление процесса. Выходом проектирования является информация, определяющая использование известного технического средства.

3. Проектно-констукторский процесс с целью создания конструкции нового технического средства.

Рисунок 4.4 – Связь технологического процесса с системами окружающей среды.

Рисунок 4.5 – Модель проектирования и конструирования при системном подходе.
(I – вход; О – выход; П – концепция; Д – заданное действие)

4.5 Выводы

1.  Проектирование – процесс, заключающийся в преобразовании исходного описания объекта в окончательное описание на основе выполнения комплекса работ исследовательского, расчетного и конструкторского характера.

2.  Возможности проектирования сложных объектов обусловлены использованием ряда принципов: декомпозиции и иерархичности, многоэтапности и итерационности, типизации и унификации.

3.  Для создания новых технических систем необходим системный подход, при котором ни одна система не рассматривается абсолютно замкнутой. Система получает воздействие от среды и сама на нее влияет.

Контрольные вопросы: