Хилл П. - Наука и искусство проектирования (1037541), страница 13
Текст из файла (страница 13)
Математические модели не имеют очевидного сходства с реальной системой, но благодаря соответствующим аналогиям дают точную ппформацспо о поведении системы. Примером моделей такого типа являются аналоговые вычислительные устройства. Наиболее дорогостоящим и обеспечивающим наибольшее количество полезной информации экспериментальным методом является создание прототипа. Прототип — это построенная в натуральнусо величину действующая реальная то з. сгоцвсс пшгкгигсввния система. На прототипе конструктор может отработать способы изготовления, методы сборки, работоспособность, прочность и рабочпс характеристики изделии в реальных условиях. Наибольшие затруднения прп создании прототипа обусловлены нехваткой времени, затратами и яежелапием изменять илн совершенствовать конструьциго, когда кояечньш продукт у:ке налицо. Как правило, для обеспечения многократного перехода от выработки концепции к анализу и обратно на стадии эксперимента вначале необходимо изготовить макет, затем модель п,наконец, после того как на макете я модели будет показана реальная ценность изделия, создавать прототип.
Решение На этом этапе требуется конкретная информация об устройстве, системе или процессе. Конструктор должен изложить на бумаге свои мысли о проекте так, чтобы он мог убедить руководптелеп фирмы пли заказчика в правильности идеи. Кроме того, он дает предложения по изготовленшо изделия и оргаииэации обслуяагвания его нэ начальных этапах массового производства. Решение представляется в форме отчета, содержащего детальное опясаняе устропства (а такяге его соответствия потребности и функционирования), чертежи деталей и сборочньге чертежи, техническое ваданпе на иэготовлеияе, перечень стандартных деталей, калькуляцию затрат и некоторые дополнительные сведения.
Изготовление изделия На агапе изготовления конструктор работает совместно с другимя спецпалистамн, так как необходимо учитывать наличие производственного оборудования и запасов,подготовку персонала, объем производства, сроки выпуска готовой продукции, контроль качества и т. д. Опытный конструктор доляген знать производственные возмояшости своей фирмы пли фирмы заказчяка и в процессе проектирования поддерживать тесный контакт с инженером-технологом. Распределение продукции Распределение продукцин связано с органиэапией массового производства (схс гл. 1).
К сояилению, в настоящее время конструктор практически не участвует в распределении, так как обычно этим вопросом занимаются другие ». п»оц«сс п»о«ктиеовкния З« специалисты. На этом этапе решаются такие задачи, как отправка продукции на рынок, установление конкурентоспособных цен, определение наилучшего времени сбыта продукции, организация рекламы, выпуск рекламных проспектов, проверка рынков сбыта, изучшп«е прибылей и т. д. Поэтому целесообразно, чтобы руководителя фирмы консультировались с конструктором, поскольку он знает изделие лучше, чем кто-либо другои, и моя«ет иметь идеи, способные обеспечить хороший сбыт продукции.
Потребление Точные записи и исследования, выполненные на этапе потребления, могут значительно облегчить изменение моделей существующих изделии в оказать болыпую помощь в успешной разработке новых изделий. На этом этапе опРеделяются круг покупателей и области использования изделия, учитываются претензии и замечания покупателей, реакция конкурентов, проводится ремонт н обслуживание. Информация такого рода собирается в основном продавцами, Хотя этап потребления всего лишь завершающий этап процесса проектирования, именно на потребление нацелен весь процесс проектирования и именно на этом этапе изделие проходит настоящую проверку как с точки зрения репутации фирмы, так и с точки зрения обеспечения прибыли.
МОРФОЛОГИЧЕСКИЙ ПОДХОД Морфологический подход (тогрйю1од1са1 арргоасЬ)— это подход, «связанньп«с теорией, структурой и формой организации или системы». Специалисты по проектированию этим теркином называЮт метод логаческои организации идей при проектировании, который отличается от традиционных методов, основанных на интуиции и опыте. Морфологическии подход в проектировании представляет собой довольно строгий математический метод выбора и комбинирования различных этапов дчя достижения поставленной цели.
Неопытному конструктору он помогает с самого начала активно включиться з решение проблемы и служит средством организация я ведения работы в наиболее плодотворном направлонип. На фиг. 3.5 показало применение морфологического подхода на равных этапах процесса проектирования. Видно, что данный подход охватывает в основном этапы от научно-исследовательской ра- 72 з. процесс пробктиробднид Попаиовиа задави иорволо Переде вослед Усе. ио «разве Поливе в«ивов Вилор Превере Прадиа ревули СУ«р Зн.
дзРОПЕСС ПРОЕИтИРОВаИИя Прв МОР4«ОЛОГИЧЕСИОМ ПОдХОдЕ. бозгп до выработки концепции. Ниже показано, что, хотя морфологнческий подход и включает этап научна-исследовательской работы, научнью исследования должны проводиться отдельно, и их результаты затем сравниваются с результатами этапов 1 — 5, рассмотрим этапы морфологического подхода. Этап 1. Определение области исследования На данном этапе осуществляется постановка задачи, формулировка идей и выработка концепции в форме параметров и возмовпньрх вариантов, перечисленньгх на морфологической карте (фиг. 3.6).
Парамотрьг в общем виде списывают характерные особенности и функции изделия ргоакпм должно быть изделие илп что оно должно иметь). Возможные варианты обычно представляют сооой описание способов илн средств, обеспечивающих достижение требуемых параметров. з. прапесс проентнгозлямн 73 Этап 1. Рассмотрение возможных вариантов о ри Но о Оа о~чч 'зм о ой о Варианты )срелстю и способы обеспечения требтеъмст параметРов) — Параметры— 1 ! ) 1 Ферми Квадрат. нан Прныо- угольная Круглая Эллинги ческая 2 Ннд энер- гии Солнечная Д ~исатель внутренне- го его рани» Электри- ческая 3 Материал Сталь ,Чатупь Алюминий Х 1 Серый ~ Синий Коричне вьп) 5 Скорость Средняя Малан 6 И т.
д. 7 И т. д. 576 Фиг. 3.6. Морфюлогическая карта. Этап 2. Выбор основы для сравненвя. 1) Па созыажнастя наименьшая стоимость. 2) Ограниченный объе ° производства. 3) Надев)ность иэделия в домашних услониях, Этап 3. Количественное выражение основы сравнении. 1) Стоимость изделия) 13 — 24 долл. 2) ()бъеы производства: 1500 — 2000 единиц в месяц. 3) Надежность савелия в домашних условных. Этап 4. Сужение облас,и исследования.
Неподчеркнутые варианты искл)очаются иа рассмотрения. Этап 5. Выбор окончательного решения. Иэделие должно иметь круглую илн эллиптическую форму, приводить. ся в действие электродвигателем, изготавливаться из алюминия, окраши. ваться в серый цг:ет и работать на малой илп средней скорости. 74 ь пточвсс птотятнтозьння Морфологическая карта дает все возмоя."нтзе решения проблемы в рассматриваемых пределах н содержит наилучшее ретпение.
Исследование основных материалов крайне важно для получения перечня параметров н возмоизных вариантов. Если в результате исследования найдены коммерчески выгодные решения поставленной задачи, они долп~нтя быть перочислены на этой карте. Морфологический подход позволяет при подготовке и пересмотре ьарты проводить анализ н синтез одновременно. Аначиз выполняется для определения параметров и возможных вариантов, а синтез для отыскания окончательного решения (зтап 5).
Этап 2. Выбор основы (или основ) для сравнения Па агапе 1 определяются все возможные варианты изделия при заданнмх ограничениях, на этапе 2 конструктор допитая выбрать основу (или основы) сравнения вариантов и отобрать наилучший вариант. За основу сравнения моя<но принять такие показатели, как стоимость, простота, прочность или вес.
Если за основу сравнения принимается несколько критериев, то конструктор должен распопов ить их в порядке важности. Этап 3. Количественное выражение основы (или основ) сравнения Па этапе 3 для основы сравнения устанавливаются определеяные предолы. Основа сравнения определяется как можно точнее путем выполнения научных исследований, изучения производственных возможностей, возможностей сбыта и принимаемых допущений или проведения консультаций с заказчиком. Этап 4.
Сужение области исследования Используя основу (или основы) сравнения и метод исключения, область исследования моятно сузить и свеетп к нескольким оптимальным решениям. Суятентте поясно выполнять путем анализа строк или столбцов.
Поскольку число строк равно числу параметров, кап<дую строку можно анализировать отдельно. Менее подходящие варианты в строке моишо исключить (на фиг. 3.6 опи не подчеркнуты) и, таким образом, получить оптимальное решение. После исключения в строках приступают к анализу столбцов, который проводится более детально, требует тщательного исследования и должен выявить решение, успех которого наиболее вероятен. з. пРоцесс пвоектиеовдния 75 Этап 5.
Выбор окончательного решения Сопоставляя оставшиеся в канщом столбце варианты с параметрами, получаем ряд решений. Затом эти решения сравниваются мея1ду собой и наилучшее из них выбирается для анализа и эксперимента. Оно является окончательным решением, удовлетворяющим поставленной цели. ОПТИМИЗАЦИЯ Обеспечение оптимальных результатов при проектировании изделии (системы) — залог успешного проектирования. Проектирование будет оптимальным, если получены, например, наилучший внешний вид при минимальных затратах, наибольшая мощность при минимальном весе или павлу~шее качество при наименьп1ем расходе материалов. Конструкторы ищут оптимальные решении с момента выдачи первого патенте и, по-вццимому, с момента изобретения колеса, которое явчяетсн хорошим примером оптимальной конструкции.
В последние годтг процесс получения наилучшей конструкции или максимизации характеристик прн минимальных затратах получил яазвание оптимизации илн оптимального проектирования. Многие важные технические достюкения появились благодаря оптимизации. Предварительно напряженный бетон явился результатом поисков более легких покрытий, способных' выдерживать большие нагрузки на взлетно-гюсадочных полосах. Процесс декатироваяия был разработан для сведения к минимуму усадки тканей.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
