вход Вход Регистрация



Логическая схема проектирования представлена процедурной моделью. В процедурной модели проектирования лежат этапы, характерные для трудовой деятельности с отсроченной реализацией. Она дает наглядное представление об основных процедурах и операциях проектирования, задача и методы решения, указывает на источники информации. Модель (рис.1.1) согласовывается со стадиями разработки согласно ЄСКД, а выпуск тех или других видов технической документации представлен как результат соответствующих проектных процедур.

Проектирования начинается из определения потребности в создании нового изделия, которая чаще всего диктуется по состоянию общественного производства и отображается в перспективных планах. Внутри предприятия она может быть вызвана стремлениям к производительности работы или к устранению ручных операций. Инженер, который постоянно наблюдает за по состоянию производства, своевременно ощущает ситуацию, которая препятствует повышению производительности работы. Это вызывает у него стремление к устранению препятствий. Если возникшая ситуация хорошо знакомая, то он

 

 

 

Рисунок 1.1. Процедурная модель проектирования

 

 

 

 

может сразу утвердить решение и перейти к его реализации. Однако значительно чаще инженер не может сразу найти лучшее решение, лучшим чином что удовлетворяет возникшую потребность. Тогда он прибегает к развернутому во времени сложному информационному процессу, то есть проектированию. Поиск может быть тогда удачным, когда есть ясное представление о его цель. Определение цели проектирования - весьма ответственная процедура. Во многих случаях результат разработки объектов новой техники окажется неудовлетворительным из-за неправильного или неточного формулирования цели.

Основная задача процедуры выбора целей – распознать в общих чертах объект проектирования и его окружение. Какой-нибудь четкой методики решения нет. Определенным чином организует решение задачи составления сценария и построение графа целей. Источником информации для выполнения процедуры есть прогнозы развития самого объекту проектирования и его окружение. Весьма удобный аппарат для анализа и синтеза информации представляет инженерное прогнозирование. Оно способное ответить на следующие вопросы: какие инженерные направления займут лидирующее положение в технике; какие возможные пропорции внедрения в практике конкурирующих направлений; какая достоверность использования в будущему тех или других направлений; какая предвиденная эффективность реализации технических направлений и, кроме того, когда можно ждать внедрение в производство отдельных технических решений и направлений. Прогнозирование становится особенно важным сейчас в эпоху развития науки и техники. Выбирая, например, тот или другой образ действия на среду, как основу для создания новой машины, конструктор должен помнить, что на проектирование и внедрение в производство его разработки пойдет не меньше 5 лет ( речь идет о серийном изготовлении). За этот срок могут состояться существенные изменения в науке и технике, может оказаться, что выбранное направление перестанет отвечать научно-техническому прогресса и созданная машина морально устареет с первых дней своей жизни. Во избежание такого положения, нужно предусматривать развитие тех или других технических направлений. Уже на стадии определения целей, может возникнуть то или другое техническое решение. Однако опытный конструктор не спешит с его реализацией. Он знает, что это решения далеко не единое.

Как уже подчеркивалось, проектирование связано с формированием оперативной модели в сознании человека. Возможность формирования такой модели обеспечивается способностью мозга человека к опережающему отражению действительности, построение оперативной модели тесно примыкает к распознаванию. Как в том, так и в другом случае есть входная информация о признаках обьекта, а на выходе - вывод о самом объекте. Различие между оперативной моделью в проектировании и распознаванием состоит лишь в том, что в первом случае самого объекту не существует, тогда как во второму он реальный. Но, не смотря на это, в обеих случаях дело имеют не с самым «предметом», а с его признаками. Последние могут быть установленные и для еще не существующего объекту. Так при проектировании той или другой машины мы представляем себе, как она выглядит (которую имеет форму, размеры, тип рабочего органа), однако уже из самого начала известно, что она должна делать, известная ее ориентировочная производительность, стоимость и некоторые другие началу данные. Кроме того, можно установить, в которых условиях она будет работать (климатические условия, квалификация рабочего персонала и другие факторы). Проектированный объект окажется трудоспособный, если он приспособлен к окружающему среде и к заданным ему функций. Таким образом, окружающая среда и заданные функции являются теми признаками, с помощью которых можно распознать еще не существующий объект и тем самым составить оперативную модель. Задачи усложняется тем, что проектированный объект должен быть приспособлен к окружающим условиям не в настоящем времени, а в будущем. В связи с этим распознавания объекту связанное с прогнозированием. Здесь уместно обратиться до одного из приемов драматургии - приема составления сценария. Сценарий – сюжетная схема без литературного текста, о которой создается спектакль в театре, основанному на импровизации. Сценарий является коротким изложением содержания пьесы, в котором определенные главные моменты действия. Под сценарием в практике социально-экономического и научно-технического прогнозирования имеется в виду обзор, который содержит данные относительно ситуации, внутри которой протекают конкретные процессы, что является объектом прогноза. Эти данные относятся к самым разным сторонам прогнозируемой научно-технической, социальной и экономической ситуации и включают описание отдельных факторов или событий, которые делают прямое или косвенное влияние на реализацию конкретного события.

Описать ситуацию, внутри которой будет протекать работа проектированного объекту, это означает установить факторы его непосредственного и косвенного окружения. К непосредственному окружению надо отнести окружающую среду, внутри которого будет жить объект. К косвенному окружению нужно отнести факторы, определенные научно-технической, экономической и социальной ситуациями. Перечисленные факторы окружения представлены на рис 1.2.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Рис 1.2 Факторы окружения объекту проектирования

На первом этапе составления сценария формируются общие представления о проектированном объекте и потому взаимном влиянии факторов можно не учитывать. Здесь по сути происходит лишь выявления признаков ситуации, причем нужно начинать с простейших и очевидны, переходя потом к более сложным и менее очевидны. Выявление факторов окружения подобно к эмпатии (уживается в роль). Проектировщик ставит себя на место будущего технического устройства и оглядывается. Сначала перечень факторов, а потом по ходу описания могут быть раскрыты новые факторы окружения. Составлять сценарий нужно при проектировании нового изделия. После его освоения необходимо периодически вносить изменения в первичный сценарий для определения потребности в усовершенствовании изделия, расширение или сокращение объема его производства.

Описание факторов окружения начинается из изложения существующего положения и заканчивается прогнозом на будущее. Рассматривая каждый фактор как объект прогнозирования, нужно подобрать к нему наиболее соответствующий метод прогнозирования. Воспользуемся следующей классификацией. Классификация проводится за шестью признаками:

1. За природой объекту прогнозирования:

а) научно-технические (развитие фундаментальных и прикладных исследований, развитие техники, новое вид техники, технические характеристики, изобретения и открытия в области науки и техники, новые материалы, технология);

б) технико-экономические (экономика народного хозяйства по областям, развитие и размещения производства, промышленные предприятия, технико-экономические показатели производства продукции, организационно-экономические системы управления, освоение новых видов продукции, финансирование производства);

в) социально-экономические (демография, трудовые ресурсы, размещения продуктивных сил, образование, национальный доход, спрос, потребление);

г) военно-политический (международные отношения, опасные зоны, военный потенциал, стратегический курс, военные конфликты).

д) естественные (погода, окружающая среда, естественные ресурсы).

2. По масштабности объекту прогнозирования, определены числом сменных, что входят в полное описание объекту:

а) сублокальные – с числом значащих сменных 1…3 (производственная функция, траектория движения в трехмерном просторные, рабочее место);

б) локальные – с числом значащих сменных 4…14 (производственный участок, материал, нескладное техническое устройство);

в) субглобальные – с числом сменных 15…35 (цех, спрос на продукцию предприятия с соответствующей номенклатурой);

г) глобальные – с числом сменных 36…100 (предприятия, техническая система типа «станок – агрегат», транспортного региона);

д) суперглобальные – с числом сменных свыше 100(область, крупные предприятия, большая техническая система).

3. По степени взаимозаменяемости значащих сменных у них описании:

а) свыше простых (объекты с отсутствием существенных взаимосвязей между сменными);

б) простые (объекты, в описании которых содержатся парные связи);

в) складне (объекты, в описании которых содержатся парная и множественная связи);

г) свыше складней (объекты, в описании которых нужно учитывать взаимосвязи всех значащих сменных).

4. По степени детерминированности:

а) детерминированные (объекты, в характеристиках которых случайная составляющая не существенная);

б) стохастичные (объекты, в описании которых необходимый учет случайной составляющей сменных);

в) случаю (что имеют как детерминированные, так и стохастичные характеристики).

5. По характеру развития во времени:

а) дискретные ( характеристики сменяются скачками);

б) апериодические ( характеристики меняются в виде апериодической беспрерывной функции);

в) циклические ( характеристики меняются в виде периодической беспрерывной функции).

6. По степени информационной обеспеченности:

а) объекты с достаточной количественной ретроспективно информацией;

б) объекты из недостаточной для обеспечения заданной точности прогнозирования количественной ретроспективной информации;

в) объекты, которые имеют лишь качественную ретроспективную информацию;

г) объекты с полным отсутствием ретроспективной информации.

В отечественной и зарубежной практике можно насчитать свыше ста методов прогнозирования. В данное время не разработанные, да и едва ли будут разработаны в дальнейшем любые рекомендации для однозначного выбора метода прогнозирования. Можно лишь ограничить ориентировочно область применения того или другого метода. В табл.1 представленные наиболее распространенные методы прогнозирования и позиции за шестью классификационными признаками, которые характеризуют объект.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Методы проектирования Классификационные признаки объекту
1 2 3 4 5 6
1 2 3 4 5 6 7
Математическая подгонка полиномами А,Б,В,Д А - Д А, Б А БЫ, В А, БЫ
Экстраполяция по элементарным функциям А,Б,В,Д А - Д А, Б А, Б БЫ, В А, БЫ
Экстраполяция с учитыванием А,Б,В А - Д А, Б В, Г А, Б А
Функции с гибкой структурой А, БЫ А - Д А, Б А,Б,Г БЫ, В А
Экстраполяция по огибающих кривых А А А Б А, Б А
Авторегресивные модели А,Б,В,Д А - Д А Б БЫ, В А
Парные регрессии А,Б,В,Д А Б Б БЫ, В А, БЫ
Множественные регрессии А,Б,В,Д БЫ - Д В, Г Б БЫ, В А, БЫ
Компонентный анализ А,Б,В,Д В,Г,Д В, Г Б БЫ, В А
Экстраполяция факторов А,Б,В,Д В,Г,Д В, Г Б Бы А
Биологические модели роста А, БЫ А А А, Б Бы Бы
Биолого-Технические аналогии А А А, Б А, Б БЫ, В Бы
Экономические аналогии по опережающей стране Б А, Б А - Г А,Б,В А,Б,В А,Б,В
Технические прогнозы по опережающей области А А, Б А - Г А,Б,В А,Б,В А,Б,В
Анализ динамики патентования А А, Б Б Б А,Б,В А,Б,В
Методы, публикаций А А,Б,В БЫ,В,Г БЫ, В А,Б,В А, БЫ
Индексные для Цитаты методы А, Б А,Б,В БЫ,В,Г БЫ, В БЫ, В А, БЫ
Коэффициент полноты и уровня техники А, Б А, Б А - Г А,Б,В А,Б,В А,Б,В
Индивидуальный экспертный опрос А - Г А, Б А - Г А,Б,В А,Б,В А,Б,В
Коллективный экспертный опрос А – Г А,Б,В А - Г А,Б,В А,Б,В БЫ,В,Г
Историко-логический анализ БЫ,В,Г А, Б А – Г А,Б,В А,Б,В
Экспертные комиссии А – Г А, Б БЫ,В,Г А,Б,В А,Б,В БЫ,В,Г
Морфологический анализ А, Б А, Б А – Г А,Б,В А,Б,В
Синоптическая модель А,Б,В А,Б,В А – Г А,Б,В А,Б,В БЫ,В,Г
Метод «Дельфи» А,Б,В А, Б А – Г А,Б,В А,Б,В БЫ,В,Г
Метод эвристического прогнозирования А,Б,В А,Б,В А – Г А,Б,В А,Б,В БЫ,В,Г
Коллективная генерация идей А – Г А А – Г БЫ, В А В, Г
Деструктивная отнесенная оценка А – Г А,Б,В А – Г БЫ, В А В, Г
Динамический концептуальный анализ А,Б,В А,Б,В В, Г БЫ, В А В, Г
Политические игры Г А, Б В, Г БЫ, В А В, Г
Экономические игровые модели Б А, Б БЫ,В,Г БЫ, В А,Б,В БЫ,В,Г

 

Приступая к прогнозированию, необходимо в начале отыскать позиции, которые относятся к объекту за всеми классификационными признаками, а потом подобрать метод, который охватывает возможно большее число характеризирующих объект позиций.

Введем понятие коэффициента общности метода прогнозирования:

 

где:

- количество позиций за всеми признаками, которые охватываются методом прогнозирования;

- общее количество позиций за всеми признаками.

Самым большим коэффициентом общности владеет метод коллективного экспертного опроса (20 позиций с 24). Нужно отметить, что и все методы, которые имеют отношение к опросу экспертов, владеют высоким значением этого показателя. Из других методов прогнозирования, которые владеют высокой универсальностью ( по коэффициенту общности), выделяется метод «Дельфи» и морфологический анализ.

Среди всех приведенных методов определенную группу объединяет инженерное прогнозирование. Оно опирается на информацию, которая содержится в законченных проектных и научно-исследовательских разработках, в патентах и авторских свидетельствах. Под инженерным прогнозированием понимается научно обоснована информация, которая отображает в вероятностной постановке потенциальные возможности развития техники. На рис. 1.3 представленные источники информации, размещенные на определенных уровнях, и временные периоды прогнозирования. Инженерное прогнозирование распространяется на период не свыше 15 лет. На его основе можно получить ответы на следующие вопросы:

какие направления займут лидирующее положение в технике;

какие возможные пропорции внедрения в практике конкурирующих направлений;

какая достоверность использования техники;

какая предвиденная экономическая эффективность реализации технических направлений; когда можно ждать внедрение в производство объектов техники или целых направлений ее развития.

Инженерное прогнозирование использует наиболее универсальные методы. Среди них: коллективный экспертный опрос, экстраполяция, морфологический анализ.

Экспертные методы прогнозирования основаны на обработке мыслей специалистов. «Эксперт» от лат. expertus означает «опытный». Опрос экспертов может проводиться в устной форме (интервью) или в форме заполнения анкет. В качестве экспертов нужно выбирать специалистов, признанных ведущими в данной области и что имеют некоторый опыт прогнозирования. Количественный состав экспертной группы нужно формировать с учетом возможных следствий от неверного выбора целей проектирования. Так, например, если проецируется новое изделие для массового производства, то необходимо сформировать репрезентативную (представительную) выборку из генеральной совокупности экспертов. Для этого, прежде всего, определяют генеральную совокупность. К нее должны войти все известные специалисты в данной области. С учетом выделенных четверых сфер окружения объекту проектирования можно сформировать четыре группы экспертов, которые специализируются в областях: научных исследований - научно-техническая ситуация; экономики - экономическая ситуация; производства и потребление - социологическая ситуация; экологии - окружающая среда.

После выбора целей проектирования можно приступить к процедуры определения основных признаков объекту. Согласно основной концепции методологии эта процедура состоит в построении среза бинарных отношений между элементами целей и множества признаков по выбранному подмножеству целей.

Подмножества целей и признаков включаются в техническое задание.

Процедура поиска возможных решений напоминает формирование оперативных моделей в сознании человека. Она в найбольшей мерей опирается на творческие начала и выполняется чаще неформальными методами, однако уже

 

 


 

Уровни информации

 


наддолгосрочные >30

 

 

 

 

 

 

 

 

сейчас есть попытки разрабатывать варианты технического решения с помощью ЭВМ. Основные источники информации: техническая литература и журналы, авторские свидетельства и патенты.

На следующем этапе проектирования выполняется процедура принятия решения. Из множества вариантов необходимо выбрать лучший по показателю или показателям, которые устанавливают соответствие технического решения раньше выбранной цели. Принятие решения уже сейчас формализовано в значительно большей степени, чем предыдущие процедуры, хотя и содержит ряд задач, которые решаются эвристическим методом. Для сравнения вариантов, которые не содержат параметрическую информацию, можно применять матрицу решений и генеральную определяющую таблицу. На окончательном этапе принятия решения используется экономический расчеты.

Основным источником информации для сравнения вариантов служит опыт использования существующих однотипных изделий. Весьма полезную информацию для выполнения процедуры несет теория принятия решений, которое развивается.

Отобрав со всех возможных вариантов один, конструктор должен тщательно проверить его на трудоспособность и возможность технического воплощения. Эта процедура может быть названа анализом принятого решения. Методами решения задач на данном этапе проектирования выступают: кинематический и динамический анализ, моделирование. Может случиться, что выбранный вариант не удовлетворяет условиям трудоспособности или не может найти в современных условиях технического воплощения. В таком случае нужно снова вернуться к этапа принятия решения, отобрать другой вариант и провести его анализ. На схеме процедурной модели это отражено стрелкой, которая идет вверх. Окончательным оформлением принятого решения является техническое предложение. Любое даже самое передовое техническое решение окажется бесплодным, если не получит технического воплощения. Прогресс техники направлен на повышение производительности работы, поэтому каждая новая машина оказывается, как правило, продукитвнешой, но не всякая новая машина окажется более надежной. Вызывается это неудачным конструированием, неправильным выбором параметров. Современная машина выступает как единый агрегат, отдельные узлы которого находятся во взаимодействии. Так, например, вибрационное действие рабочего органа передается не только на обрабатываемую среду, но и на раму машины, на ходовое и силовое оборудования, на систему управления, ухудшая условия работы этех узлов. Стремление к полному устранению вредного действия на все узлы может, привести к существенному удорожанию машины. Удачная машина является оптимальным объединением параметров всех ее узлов. Выбор параметров можно отнести к классу задач, которые носят название экстремальных. Тот или другой критерий качества, улучшение которой составляет цель проектирования, выбирается главным и представляется в виде функции, которая подлежит максимизации или минимизации. Аргументами функции служат параметры машины. Область их допустимых значений ограничивается некоторым подмножеством. Решить поставленное таким образом задачи означает найти значение аргументов из заданного подмножества, при которых целевая функция приобретает экстремальный значение. По результатам процедуры выбора параметров может быть составлен эскизный проект. Он является совокупностью конструкторских документов, которые дают представление в общих чертах о принципе работы машины.

Получивши данные о параметрах машины, приступают к ее конструированию. Успешное выполнение этого этапа зависит как от опыта конструктора, так и от его умения использовать знание, полученные из таких наук, как «Детали машин», на основе которой проводятся прочности расчеты; «Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения», что определяют требования к характеру и точности типичных соединений в машинах на основе эксплуатационного назначения, методы расчетно-опытного обеспечения прочности, физико-технические и экономические предпосылки систем допусков и посадок, построение и применения этех систем в комплексе с техническим измерениями, метрологические обьяснение качества продукции; «Надежность машин», что дает возможность оценить такие свойства будущего объекту новой техники, как безотказность, долговечность, ремонтопригодность, сохранность; «Эргономика», что характеризует систему « Человека-Машина-Среда» с учетом антропометрических, гигиеничных, психофизиологических и психологических свойств человека; «Техническая естетика», что формирует методы достижения выразительности, оригинальности, гармоничности и целостности форм машины; «Охрана работы», что определяет систему мероприятия по обеспечению безопасных для жизни и здоровья условий работы обслуживающего персонала; «Квалиметрия», что определяет теоретические основы количественной оценки качества продукции. Завершенная проектная разработка оформляется в виде технического проекта и рабочей документации, состав и содержание которых предусмотрены ЕСКД. При выполнении всех этех работ нужно постоянно помнить о весьма важном обстоятельстве в любой трудовой деятельности - контроля за выполнением принятого решения. В отличие от физической работы, когда человек имеет непосредственный контакт с предметом работы, при проектировании конструктор сталкивается лишь с изображением этого предмету. В процессе своей работы он может допускать ошибку, смысл которой нередко окажется скрытым к окончанию технического воплощения проектированного устройства при его испытании, а иногда и значительно позднее. Поэтому в контроль за результативностью выполнения принятого решения вкладывается более широкий смысл. Кроме обычной проверки черчений нужно практиковать анализ возможных ошибок, когда конструктор в мыслях «переживает» поведение машины или ее части в тех или других ситуациях. Чем более широкий этот анализ, то есть чем больше ситуаций может «пережить» конструктор и отстранить выявленные ошибки, тем большей мерой можно рассчитывать на успех в работе проектированного устройства.

В завершении отметим, что приведенная процедурная модель отображает проектирование принципиально нового объекту. В том же случае, когда он является элементом внутри типоразмерного ряда, нет необходимости выполнять все этапы проектирования, а начинать нужно сразу из выбора параметров.

Случайная статья

3 КАВИТИРОВАНИЕ РЕДКОГО ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ

Одной из актуальных проблем современной цивилизации есть энергосбережения и экономическое использование энергоносителей естественного происхождения (лес, уголь, нефть, газ, уран). В связи с...
© 2017
  • Сайт "Литературка"
  • мы собираем различную техническую, образовательную, научную литратуру