Ярушин С.Г., Схиртладзе А.Г. - Проектирование нестандартного оборудования, страница 14

Циклы а и б повторяются до приближения к глобальйому экстремуму по структуре для даййого прййципа действйя. При этом значения критериев развития К„как правило, изменяются в соотВетствии с функцией Вида 6) после исчерпания возможностей циклов а и б происходит переход к более рациональному физическому принципу действия, после чего развитие опять идет по циклам а и б.

Циклы а- в повторяются до приближе- ния к глобальному экстремуму по принпипу деЙс~~и~ для множествй изВестньтх физических эффектОВ. При этом в каждом случае перехода от поколения к поколению в сОотВетствии с частными закономерностями происходят изменения конструкпии„корреляпионно связйнные с характером дефектй у предщестВующего поколения, й из всех возможн~х ~~менениЙ конструкпии реализуется в первую очередь то, которое дает необходимое или сущест~~нное устранение дефектй при минимйльных интеллектуальных и произВОдственных затратах. В формуле (5.2) приняты следующие обозначения: Х„а, Ь, р — коэффициенты„определяемые по статистическим данным; ~ -время. Вид функпии (5.2), нйзывйемой Я-функпией, покйзйн нй рнс.

5.3, К >> Используемое в формулировке зйконй понятие «нйучно-технический урОВень» имеет Отношение к стране, Отрасли и Определенному мОменту времени. ПОнятие Включает используемые технические Объекты, техноло" гии, источники энергии, материалы и Вещества, информйпию об используемых в прсиплые времена, а также о новых (пока не реализованных) ТО, Те~нологиях, нсточникйх энергии„материалах и веществйх; информйпию о физико-технических эффектах, которые используются или могут быль ис- ПОЛЬЗОВВНЫ В ТЕХННКЕ И Т.П. Сопийльно-экономическая пелесообрйзность создйння и испОльзовйния технических объектов указывает на то, что, во-первых, их изготовле- нис и практическое использОванис экономически ВОзмОжнО и Вьп'однО, ВО" вторых, не ухудшает антропологических критериев развития техники.

Таким образом, суть закона сОстОит В том, что В технических Объектах с Одинаковой функцией каждый переход от поколения к поколению вызван устранением возникшего главного дефекта «дефектов), связанного с улучшением какого-либо критерия «показателя) развития при наличии определенных технико-экономических условий. Если жс рассматриват~ все переходы от поколения к поколению, т,с. Всю историю конс~~к*ивнои эволюции ОпрсдслснногО класса тсхникн, то можно наблюдать слсдующис закОномсрности исрйрхичсскОГО исчерпания Возможностси конструкторско-технологичсских решений на трех урОвнях «рис. 5.4). Ри~. 5.4. Хйр~~~~йчес~ое Йсч~р~ййй~ боз~~о~соос~~й ~ойс~~~~~о~сйо-~е~лоло~йче~~йА ~~~ейий Сначала на 1-м уровне улучшаются параметры используемого ТР.

Когда изменение параметров мало что дает, изменения осуществляют на 2-м уровне путем перехода к более эффективному техническому решению «ТР) без изменения физического пршщипа действия «ПД). Затем, при исчерпании параметров„переходят на новое, более прогрессивное ТР. Указанные циклы на 1-м — 2-м уровнях происходят до тех пор, пока В рамках используемого принципа действия уже не находят новых технических решений, обеспечивающих улучшение интересующих показателей, После этого наступает революционное изменение на 3-м уровне — переход на новый, более прогрессивный пр~нц~~ действия и т.д. При этом в каждом случае перехода от поколения к поколению действуют весьма определен- ные частные закономерности изменения конструкций, которые с большой вероятностью койкретизируют йаправлейие и харак~ер йзмейеййя техййческого Объекта В следующем поколении.

Следуег иметь в виду, что в законе прогрессивной эволюции иерархическое исчерпание конструкции не действует формально". «Пока не будут достигнуты глобально оптимальные параметры, не может произойти переход к новому техническому решению, или пока не будут исчерпаны возможности наилучшего ТО ~в рамках определенного принципа дейст- ..: вия), не может произойти переход к новому принципу действии».

Закономерность иерархического исчерпания конструкции действует при соблюдеййй следующего условйя: еслй прй налйчии необходймого ~ау~~~- техничсского потенциала псреход к иОВОму техничсскому рсшснию или принципу действия обеспечивает получение дополнительной эффективности, существенно превышающей дополнительные интеллектуальные и производственные затраты на его реализацию. Для некоторых классов ТО в будущем, по-видимому, станут более частыми случаи указанных скачкоВ к нОВым техничсским решениям или прййцйпу действйя без йсчерпаййя Возможйостей предыдущйх. Этому способствует создание мощных систем автоматизированного проектироваййя, включающйх подсйстемы пойскового койструироваййя с Выбором глобально оптимальных решений.

При этом циклы а; а-+б; а- б- в будут пройсходйть В осйовном с йспользоваййем комп~ю~ер~ых технологйй, а аВтоматизироВанные системы научных исследоВаний и гибкие автоматизированные производства позволяют без чрезмерных затрат производить доводку и изготовление нового поколения ТО, значительно отличающегося от предыдущего. В этих случаях, можно сказать, закон будет использоВиться для ускорения развития техники. Прогнозирование с помошью Я-функции позволяет установйть, йасколько недоиспользованы возможности применяемого принципа действия. Если эти Возможности имеют значительные резервы ~точка А на рис. 5.3), то на основе прогнозирования можно сформулировать реальное задание на улучшение интересующих главных показателей.

Если же прогноз покажет, что возможности принципа действия практически исчерпаны ~точка В на рис. 5.3)„то будет сделан обоснованный вывод о необходимости перехода на новый физический принцип действия. В связи с этим возникает задание на поиск и разработку более перспективного принципа действия. Это тем более важно, что суммарное действие закона прогрессивной конструктивной эволюции даже за короткое обозри~ое время часто привод~~ к поразительным результатам, Так, например, только за 50 лет с 1910-х до 1950-х годов О: века удалось облегчить дизель-мотор в 250 раз при сохранении одной и той же мощности; расход металла на 1 л.о.

мощности двигателя уменыпился в 80 раз; паросиловые установки на*электростанциях облегчены в 25 раз и т.д. Исследования прогрессивной конструктивной э~олюции отдельных классов ТО позволят не ~~л~ко об~яс~~~ь такие удивительные результаты, а главное — извлечь в полной мере, обобщить и использовать в последующем ценный инженерный опыт, Закон прогрессивной эволюции представляется полезным использовать на начальных стадиях проектирования новых поколений технических объектов при выполнении работ по анализу и осмысливанию истории техники„прогнозированию развития техники. У1.

Закон соответствии между функцией и структурой Суть закона заключается в том, что в правильно спроектированном техническом Объекте каждый элемент От сложных узлов дО простых дета" лей, каждый его конструктивный признак имеют вполне определенную функцию (назначение) по обеспечении> работы ТО. И если лишить такой ТО какого-либо элемента или признака, то он либо перестанет работать (выполнять свою функцию)„либо ухудшит показатели своей работы. В связи с этим у правильно спроектированных технических объектов нет «лишних деталей». Эта суть соответствия между функцией и структурой лежит в основе всей познавательной деятельности, связанной с анализом и изучением существующих технических объектов и всей проектно-конструкторской деятельности по созданию новых ТО.

Закон соответствия между функцией и структурой ТО имеет следующую формулировку: «Каждый элемент технического объекта или его конструктивный признак имеют хотя бы одну функиию по обеспечению реализаиии функиии ТО, т,е, исключение элемента или признака приводит к ухудшению какого-либо показателя ТО или прекращению выполнения им своей функции». Совокупность всех таких соответствий в техническом объекте представляет собой функциональную структуру в виде ориентированного графа, который отражает системную целостность ТО и соот~етс~~ие между его функцией и структурой (конструкцией). Выражение закона соответствия между функцией и структурой в количественной форме обеспе~ивае~, во-первых, формализованное описание функций элементов через компоненты О, б, Н, которые могут иметь также количественные характеристики, во-вторых, представление функциональной структуры ТО в виде Ориентированного графа, у которого вершинами являются элементы ТО, а ребрами могут быть функции элементов по обеспечению работы других элементоВ или (и) пОтОки Вещества, энергии или сигналов передзВаемых между элементами.

На осно~е за~он~ соот~~тствия ме~ду фун~ц~ей и структурой разработаны методики построения функциональных структур конкреинь»х ТО. Эти методики используются в различных подходах и методах проектирования. Данный закон имеет несколько практически важных следствий — закономерностей, отражающих обобщенные функциональные структуры широких классов ТО. Изложим эти закономерности применительно к обрабатывающим «технологическим) машинам (оборудованию). Закономерности функциональном строении обрабатываи»щих (технологических) машин.