Хилл П. - Наука и искусство проектирования (1037541), страница 12
Текст из файла (страница 12)
у — регулироеакне подащ изееети; г — резервуар для извести; 3 — ручка перемещается в обоих каправленнях; 4 — мульча, емешаннан с иавеотью; з — гуогннчный ход облегчает движение по неровной поверхности. П Устройство, обеспечивающее химическое разложение листьев. 1 — пластьшесовая бутыль с химическим раствором; в — разбрызшпштелгб з — К водопроводному крану. П.
подборщик лйстьев-газ«незавидна-разбрасыватель извести. Е. Переноснан печь ллн сжигания листьев. 3, пРОцесс ОРОектиРОВАния Сб Формирование идей Хотя на фиг. 3.2 формирование новых адей представлено одним квадратиком, в действительности оно «залезает» на другие этапы и нередко протекает с нарушением последовательности этапов. Зтот исключительно важльпт этап предшествует этапу выработки концепции, на котором идеи превращаются в реальность. Ряд методов, эффективно используемых на этапе формирования идей, рассмотрен з гл.
2. Выработка концепции Процесс выработки альтернативных решешпт и концепций, необходимых для достижения поставленной цели, требует выдающихся творческих способностей. Здесь конструктор должен учитывать результаты научных исследозаний и непрерывна уточнять формулировку задания. Гго творческая, новаторская и изобретательская деятельность направлена на соадание конечного продукта. Речультатамп атой работы обычно являются выполненные от руки эскизы, отражающие ряд альтернативных решений. Таким путем конструктор начинает представлять свои мысли на бумаге.
Варианты не прорабатываются детально, а лишь регистрируются как возмоятные решения, нуждающиеся в проверке с помотцью выбранных критериев. Процесс выработки концепции имеет один и тот яте характер как при разработке наглядного учебного пособия или слухового аппарата в виде капсулы, так и при разработке сястемы пуска ракеты. Ба фиг.
3.3 показаны эскизы воамояапах устройств для уборки опавших листьев. Матрицы решений После того как концепции проработаны детально, необходимо решить, какую (или какие) из них можно расСВтатрпвать на следующих более капиталоемких этапах гроектпрования. Для принятия наилучпшх решений при выборе рассматриваемых вариантов составляется матрица коэффициентов, требующая более глубокого исследования каждого варианта. Пропллюстрируем применение этой матрицы на примере (фнг.
3.4). Рассмотрим шесть различных концепций, выработанных для устройства уборки опавтпих листьев н проверенных на соответствие конструктивным критериям. Кантдому критерию в зависимости от его относительной важности в обеспечении заданной конструкции соотвст- 3 — 123 В. пРОцесс пРОектиРОВАниЯ З7 ствует весовой коеффпциент, пряшимающнй значение от 0 до 1. Сумяяа всех весовых коаффициентов равна 1. Если критерии хорошо известны, то можно сразу написать соответствующие коэффициенты. В противном случае единицу делят на число критериев (напрпмер, 1ТСЯ=1я'9= =0,11) и получеяяное число кзменяют в соответствии с относительной ваяяностью критерия и его влиянием на изделие, сохраняя сумму коэффициентов равной 1.
Зта величина даст представление о коммерческой пригодности изделия. Каждьпя вариант в зависимости от его соответствия конструктивным критериям получает соответствующее число баллов (от 0 до 10). Отметим, что при рассмотрении критерия стоимости варианты, требующие больпшх затрат, получают наименьшее число балтов. Зто ччсло, записанное в верхней половине клетки матрицы, умножается на весовые козффицпенты (произведение запяясываетсл в нияяней половине), затем вычисляется сумма, которая показывает, какой иэ вариантов наилучшим образом соответствует поставленной цели.
На фиг. 3.4 варианты Б и Г имеют самые болыпие значения суммы произведений (очков), поэтому эти концепции заслуживают перехода на следующий этап. Для варианта Г шансы на успех соответствуют от 8,18 до 10, а для варианта Б — от 8,14 до 10 очков. (Наибольшее число очков равно 10.) Если же сумма очков меньше 5, то концепция вряд ля заслуживает дальнейшего рассмотрения. Поскольку создание прототипов двух устройств для проведенпя испытаний и экспериментов требует больших затрат, целесообразно составить подматрицу решений для этих двух вариантов. После анализа подматрицы выбирают один иа вариактов, который будет допущен на последующие агапы проектирования. Видно, что искляочитольно важное значение для точности данных, на основе которых принимается окончательное решение, имеет правильшяяя выбор значений весовых коэффициентов и числа баллов.
Следовательно, выбор козффициеяятов и числа баллов доляяеп проводиться па основе максимально возможного обьема информации при полномпонпмании решаемой задачи и полном проявлении здравого смысла. Анализ После того как выбрана концепция, определяющая возможное решение поставленной задачи, ее проверяют на соответствие физическим законам. Зта проверка называется анализом.
Вместе с выработкой концепции анализ образу- 3* 68 в. пвоцвсс пвовктивов*ния ет итеративный процесс. Часто в результате анализа требуется изменить коицопцпю щти сформулировать новую идею. После этого новая копцепцпя слова подвергается аиализу. Таким образом, осуществляется непрерывный переход от анализа к выработке концепции, и обратно, пока разработка ле начнет приобретать реальное содержал яе. Анализ протекает в двух основных формах: оценка в следующее за пей определение порядка величины. Оценка представляет собой суждение, осяоваяпое иа опыте, однако это пе догадка. Инженер моятет легко оцепить внутренние размеры гара>на для одного илп двух современных легковых автомобилей, но когда ои попытается предсказать, какие размеры будет иметь легковой автомобтщь через десять лет, то это будет чистой догадкой.
Есля же ои имеет опыт в области перспективных разработок автомобилей, то его суждение будет ие догадкой, а оценкой. Оцеика, если опз возможна, дает конструктору общее прсдставлепие о кояцевщпи и помогает конкретизировать некоторые детали. После оценки определяется порядок величины. Как пзвестяо, изменение велпчпяы ка порядок означает ее измекеяие примерно з 10 раз; например, в интервале от т0 ' до 10в величина изменяется па порядок девять раз. Поскольку анализ требует болыпих аатрат, является утомительным занятием и поглощает много времени, конструктор должок установить, когда для получения необходимой яиформацяи следует проводить анализ первого порядка (т.
е. грубый подсчет) и когда проводить апалпз более высокого порядка, Выстродействующпе вычислительные машляы при палпчии соответствующей програвтиы в настоящее врсмя позволяют проводить анализ более высокого порядка прп приемлемых затратах. Эксперимент В классическом смысле эксперимент представляет гобой совокупность паблюдеявай, выполняемых в контролируемых условиях. Классическая статистика требует, чтобы условии, в которых проводится эксперимент, постоявпо иаходвлись под контролем. При проат тировапии введеиче контроля с целью обеспечения постояяства окружающих условий часто превращает реальную ситуацию в иепредставцтельиую систему. В результате получают иеполиые или петочяые данные, если их рассматривать с точки зрения реальной ситуации. (Настоящие испытания автомобиля должны проводиться па испытательном полигоне, а це в лаборатории.) ь пгоцесс пгоектигсзАния ев Прп инженерном проектировании на стадии эксперимента создаваемое изделие (илсс процесс) испытывается для проверки правильности выбранной концепции и проведенного анализа с точки зрения работоспособности изделия, прочности и соответствия рабочим характеристикам.
На данной стадии идеи, вьсраясенпьсе на бумаге, превращаютсв в реальные вещи: макет, зсодеаь пли протогипизделпя. Матсет изделия обычно создается в масштабе н изготавливается нз пластмассы, дерева вли картона. Он пгпогьзуетгя для проверки величины зазоров, методов сборки, г~сособов изготовления и для демонстрации внешнего вила. Макет служит гаклсе для убенсденпя руководителей фирмы или заказчика в правильности выбранной идеи. Хотя макет не дает большого количества информации, его изготовление сравнительно неслон;но и не требует много времени.
В химической промышленности изготавливасотся масштабные недействующие лабораторные макеты для иллюстрации процессов очистки, позволяющие получить наглядпое представление о реальной системе. Более дорогостоящим методом накопления экспериментальных данных является создание модели, отражающей реальную систему по принципу подобия элементов. Для прогнозирования поведения реальной системы использусотся следующие четыре типа моделей: полная, сризическая, частичная н математическим Полная модель, как следует ив ее названия, является геометрически точнъсм отобраясением реальной системы, она построена в масштабе и удовлетворяет всем ограничениям, налагаемым конструктивными параметрами.
Физическая модель создается для проверки определенных характеристик конструкции в не предназначается для получении информации о всей конструкции. В частичной модели специально вводится отклонение от одного нли большего числа конструктивных параметров. Такие моцели нспользуготси в том случае, когда выполнение определенных условий вследствие нехватки времени, отсутствия матерпалов и т. д. певозмоясно и когда о)ссидается, что искансепне параметров обеспечит получешсе надежной информации.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
