А.В. Ревенков - Учебник - Теория и практика решения технических задач (1249576), страница 35
Текст из файла (страница 35)
Ручные орудия ~ Счетные палочки, счеты, ло- ~ Токарный станок с ручным, 'гарифмнческая линейка затем с поясным приводом т, ' 2. Механизация — возникновение и развитие машин. Ха- ~~ рактеризуется наличием трех основных звеньев:преобразователя энергии, передаточных ~ устройств и рабочего органа ~ Токарный станок с приводом ~,' ~ от водяного колеса, паровой !машины, электродвигателя с ~ручным управлением Электромеханический арифмометр, электрические квль ' куляторы, ЭВМ 1-го поколе ~ пня ЭВМ 2- и 3-го поколений ~ ПЭВМ, базы данных 3. Детерминированные авто- матизированныепроизводяшие системы.
Реализована фунютия контроля и коррек, ции регулярно протекающего : процесса, имеется блок ~ управления ТС ~ Токарный станок с числовым ~ программнын управлением с; «жесткой» записью программы на магнитной ленте, пер- фоленте ~ 4. Недетерминированные са- Базы знаний моуправляюшиеся системы. ~ Выполняется функция апачи- ~ за ситуации и принятие ре~шения Гибкие автоматизированные 1производственные системы )1 Из закономерности стадийного развития вытекает важное следствие, что переход к каждой новой стадии возможен после того, как предыдущая стадия получит достаточное научное и техническое развитие.
При этом невозможно перескакивать через одну или несколько стадий развития. Например, бессмысленно оснащать ТО приводом, если нет РО. Невозможно оснащать ТО системой управления, если не исследованы закономерности его функционирования и не созданы соответствующие модели. Невозможно создать экспертную систему, базу знаний, быть и некоторые передаточные элементы — трансмиссия, например, нож, лопата, топор. 2.
Наряду с технологической функцией, в ТО реализуется функция преобразования энергии. Структура ТО усложняется, к РО добавляются Пэ, Тр, ОУ. 3. В ТО реализуется функция управления. В структуру ТО встраивается система управления, измеряющая некоторые параметры и определяющая значения параметров других компонентов ТО. 4. В ТО реализуется функция планирования. В структуру ТО добавляются компоненты, формирующие исходные данные для работы системы управления. В табл. 7.1 приведен пример, иллюстрирующий основные этапы развития техники. 7. Принципы строения и закономерности развития технических систем то7 не создав предварительно хорошо работающую базу данных в рассматриваемой предметной области.
Закономерность стадийного развития имеет большое практическое значение при анализе проблемы и постановке задачи синтеза, при совершенствовании существующих ТО. Знание закономерностей развития дает инженеру ориентировку относительно перспектив совершенствования технических устройств. Определив на какой стадии своего развития находится исследуемый ТО, в соответствии с закономерностью стадийного развития можно наметить пути его дальнейшего совершенствования. На каждой стадии развития очередная полезная функция реализуется, как правило, с помощью универсальных устройств, — происходит заимствование средств из другой технической области.
Затем начинается дифференциация и специализация этих средств. Это непосредственно следует из закона повышения идеальности ТО. При создании новых ТО стремятся к повышению их качественных показателей. Каждый новый образец предназначен, как правило, для выполнения все более сложных функций. Это приводит к тому, что ТО оснащается многими дополнительными системами и устройствами. Поэтому следствием из закономерности стадийного развития является тенденция возрастания сложности ТС. Техническая система развивается, отбирая все больше функций у человека. Функцию, которую раньше выполнял человек, теперь берет на себя ТО. Эту тенденцию Б.
Л. Злотин 147) назвал «Закон вытеснения человека из технической системы». Метафоричное название закона не следует понимать буквально. Человек не является компонентом ТС по определению. Речь идет о том, что человек вытесняется, как участник процесса выполнения ГПФ. Закономерность стадийного развития можно описать следующим образом: 1) человек с помощью созданного инструмента сам выполняет действия по физико-химическому воздействию на некоторый предмет; 2) добавляется преобразователь энергии, развитие получают органы ОУ, в результате чего человек управляет некоторым процессом; 3) получают развитие автоматизированные системы управления.
Человек уже только наблюдает по контрольным приборам за ходом процесса, изредка вмешиваясь в него, осуществляя, например, корректировку; 4) все действия процесса автоматизированы таким образом, что человек только контролирует процесс. Весьма часто технологическая функция, реализованная в РО, создается на основе имеющегося преобразователя энергии, например, дуговая электросварка, контактная электросварка. При этом для выполнения технологической функции в конструкцию встраиваются необходи- Раздел г. Приемы и методы решения технических задач тба мые ОУ.
Естественно, что такой РО в принципе не может работать без преобразователя энергии. Пример 7.13. Развитие электросварки. Дуговой электрический разряд был открыт русским академиком В. В. Петровым в 1802 г. В 1882 г. русским инженером Н. Н. Бенардосом была предложена электрическая дуговая сварка угольным электродом. В 1888 г. инженер Н. Г.
Славянов разработал способ дуговой сварки металлическим электродом. Развитие ручной сварки шло, прежде всего, в направлении повышения качества сварного соединения. В свариваемые материалы вводились легируюшие добавки, разрабатывались способы зашиты расплавленного и разогретого металла от коррозии, подбирался состав флюса, отрабатывались режимы сварки. Долгое время дуговая сварка применялась при ручном управлении.
В 1940 г. Совет министров СССР в постановлении указал на необходимость развития автоматической сварки под флюсом, а в 1960 г., — комплексной механизации и автоматизации сварочных процессов [761. Длн этого нужно было разработать преобразователь энергии и устройства для перемещения сварочной головки и подачи присадочной проволоки. Развитие сварочного производства шло по пути совершенствования источников питания; систем автоматического регулирования длины дуги и создания условий лля повышения стабильности ее горения; подачи присадочной проволоки; разработки систем активного управления процессом образования соединения и переносом капли присадочного материала в место соединения; перемещения дуги вдоль шва.
Разрабатывались системы программного управления процессом сварки. Таким образом, основные этапы стадийного развития ТС коротко можно представить в следующем виде: Функции человека Стадии ! ! Технологическая Выполняет действия 2 'Т+ Преобразователь энергии Управляет процессом Разрабатывает упранляющую программу З,Т «ПЭ+ Управление 4 Т в ПЭ «У ч Планирование Ставит задачи, формирует критерии, контролирует выполненис Закономерность стадийного развития используется при прогнозировании потребностей и для определения направлений развития техники.
7.З.г. Заканамернасгпь прогрессавнаа кансгпрукауавнай эволюцаа Термин «прогрессивная конструктивная эволюция» использует А. И. Половинкин, В работах Альтшуллера и его учеников эту закономерность просто называют этапами развития ТС, законом 5-образного развития технических систем, 19, 47, 5Ц. т. Принципы строения и закономерности развития технических систем 159 История развития техники показывает„что любое открытие в науке и технике только через некоторое время начинает использоваться для выполнения некоторой полезной функции. Сначала открывается некоторый физический эффект, который тщательно исследуется, разрабатывается технология изготовления опытных образцов.
Проводятся научные исследования, практическая отдача которых пока минимальная. Затем на основе освоенного физического эффекта синтезируется ФПД устройства, которое может уже иметь прикладное значение. Спустя некоторое время на основе этого ФПД создается техническое устройство, способное качественно выполнять некоторую полезную функцию. Например для практического использования дуговой сварки потребовалось 80 лет (см. пример 7.13). Пример 7.14.
Эхолокаиия. «30 июня 1804 г. Робертсон и Захаров поднялись в Петербурге с плаца 1-го кадетского корпуса ... Воздухоплаватели достигли высоты свыше 2000 м; через 3,5 часа шар, пролетев около 60 км, благополучно опустился возле деревни Сиворицы.... взял пробы воздуха на различных высотах, а также провел опыты иад звуковыми сигналами. Последние опыты показали, что если крикнуть в рупор, направленный воронкой вниз, то зхо возвращается, вызывая колебания аэростата. Отсюда были сделаны два интересных заключения: во-первых, можно было определить высоту полета, измеряя время между подачей звукового сигнала и слышимостью эхо; во-вторых, ученые считали возможным воздействовать звуковыми волнами (стрельба из пушек) на облачные образования, вызывая дождь» 1441.
В 1912 г. русский инженер К. В. Шиловский изобрел прибор для предотвращения столкновений судов с айсбергами и массивными льдинами. Работа прибора основывалась на принципе подволиой эхолокации, т. е. приема отраженных от объекта эхосигналов. 92 гола отделяет открытие эхолокации от его практического применения! Для удовлетворения потребности ТО создается тогда, когда имеются научные и технические возможности обеспечить ему удовлетворительные потребительные свойства, которые зависят от его уровня качества (линия Кп на рис.
7.21). Как правило, первый образец принципиально нового ТО создается в условиях неполного знания свойств нового, только что открытого явления. Поэтому технически сложно реализовать высокое качество выполняемой функции. С началом применения нового ТО для улучшения его функциональных характеристик ведутся работы по его совершенствованию, улучшению показателей качества, устранению недостатков и повышению эффективности использования.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
