Совместимость и синтез как определяющий фактор эффективности изделий машиностроения Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

Механика специальных систем

УДК 60:62:167.7

СОВМЕСТИМОСТЬ И СИНТЕЗ КАК ОПРЕДЕЛЯЮЩИЙ ФАКТОР ЭФФЕКТИВНОСТИ

ИЗДЕЛИЙ МАШИНОСТРОЕНИЯ

В. И. Медведев

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Россия, 660014, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31

Представлен процесс проектно-конструкторской разработки изделий машиностроения, рассматривающий основные этапы их жизненного цикла как алгоритмическую последовательность обеспечения совместимости в связи с их синтезом и эффективностью.

Ключевые слова: техническая совместимость, изделия машиностроения, этапы жизненного цикла, физические принципы действия, физико-технический эффект.

COMPATIBILITY AND SYNTHESIS AS A DETERMINING FACTOR OF THE EFFECTIVENESS

OF MACHINE-BUILDING PRODUCTS

V. I. Medvedev

Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660014, Russia

Process of design development of products of the mechanical engineering is presented, the main stages of their life cycle as algorithmic sequence of ensuring compatibility in connection with their synthesis and efficiency are considered.

Keywords: technical interoperability, products of engineering industry, stages of the life cycle, physical principles of operation, physical-technical effect.

Хорошо известно, что в ходе проектно-конструкторской деятельности приоритетной является проработка вопросов обеспечения совместимости создаваемого изделия (механической, тепловой и т. д.) [1; 2]. Если при этом допущена серьёзная ошибка, то о качестве изделия говорить не приходится.

При разработке любого изделия (процесса) на уровне изобретения необходимо прежде всего, по выражению Г. С. Альтшуллера [3], совместить несовместимое. Только после решения этой задачи выполняются все остальные проектно-конструкторские задачи и в результате появляется принципиально новое изделие (процесс), обладающее ранее недостижимым качеством.

Установленная в [4] закономерность технической совместимости (ТС), формулирующая совместимость техники как исходного момента формирования её качества в процессе разработки W(A), в символическом виде представляется как

W (A) = D (С ) ЛD ^) Л[D ^ ) Л D ^)] , (1)

где D (С) - обеспечение совместимости приоритетного характера; D (S) - выполнение синтеза изделия; D (С2) - обеспечение совместимости неприоритетного характера; D ^) - обеспечение качества изделия;

Л, Л - знаки направленной и ненаправленной конъюнкции соответственно.

Ретроспективный обзор выявил только одну, к сожалению, работу [5], где рассмотрены вопросы совместимости при морфологическом синтезе техники. Суть работы сводится к следующим основным моментам.

Большинство физических принципов действия (ФПД) техники имеют сложную структуру с одновременным использованием нескольких физико-технических эффектов (ФТЭ). Для полноценного синтеза таковых ФПД должны соблюдаться определённые правила совместимости ФТЭ. Например, необходимо объединить (синтезировать) два последовательных ФТЭ:

Ai, Bi, О, (А+ь В,+ь ст), (2)

где Ai, А+1 - входные воздействия (продукт, сырье, информация и т. п.) первого и второго ФТЭ соответственно; Ci, С1+1 - выходная продукция первого и второго ФТЭ соответственно; В, В1+1 - объекты, осуществляющие преобразование А- в С и А+ в Ст, будут совместимы, если результат воздействия С эквивалентен входному воздействию А-+1, т. е. если С и А-+1 имеют одни и те же физические величины и совпадающие значения этих величин. В результате объединения двух совместимых ФТЭ получается преобразователь

А,^В1^(С,^Ат)^Вт . (3)

Такой подход позволяет даже автоматизировать синтез ФПД. Для относительно простых технических объектов алгоритм автоматизированного синтеза состоит из четырёх блоков (этапов) (см. рисунок).

Решетневскуе чтения. 2013

Синтез Анализ Разработка

возможных совместимости 1->», принт типиапьнои

ФПД -Н-» ФТЭ схемы

Укрупненная схема алгоритма автоматизированного синтеза ФПД

Поставленная задача структурного синтеза носит комбинаторный характер и является моделью дискретного программирования. Следовательно, необходимо принимать меры по исключению явного перебора всех допустимых решений, т. е. применять известные методы отсечения, комбинаторные или приближенные методы.

Однако многие специалисты считают, что для изделий техники важно её качество, а эффективность -вещь сама собой разумеющаяся. Учитывая, что потребителей интересует всё-таки потенциальная (в момент потребления) и реальная (в процессе эксплуатации) эффективность техники, можно соответствующим образом дополнить выражение (1) ещё одной закономерностью ТС, выражающейся в первичности совместимости и вторичности качества техники в процессе разработки, введением отрасли обеспечения её эффективности В(Е):

W (Л) = В (С1) Л В (5) Л [В (С2 ) Л В (0)] Л В(Е). (4)

Заключительная роль эффективности, а не качества техники в выражении (4) может быть обоснована тем фактом, что нередки случаи, когда изделия с более низким качеством эксплуатируются более эффективно, чем изделия такого же назначения, но с более высокими показателями качества. И причиной здесь может быть не качество процесса эксплуатации, а например, более высокие расходы на этот процесс, требуемые заложенным в изделие физическим принципом его действия.

С другой стороны, принижать роль качества, конечно, нельзя. У каждого изделия есть своего рода низший порог качества, по достижении которого никакой даже самый опытный эксплуатационник не сможет обеспечить необходимую эффективность изделия.

Ввиду важности связи совместимости и синтеза ее краткий содержательный уровень на всех основных этапах жизненного цикла (ЭЖЦ) техники представляется в виде алгоритма поэтапного обеспечения эффективности техники на ее жизненном цикле. Решение задачи синтеза современной техники можно пояснить с помощью логического выражения:

Эж1 (Д,1 ЛСЯ1) - ЭЖ2 (Яэ2 ЛСК 2) -... -- Эж (( Л СК1) - ... - Эж8 (( Л СК8), (5)

где Эж1 - идея совокупности взаимосогласованных всех составляющих элементов Лэ1, технического решения элементов совместимости Ст; Эж2 - проблема синтеза установленных элементов Яэ2 с их внутренней совместимостью СД2; Эж3 - подготовка исходных данных для технического задания исходных данных Яэ3, имеющих согласованность (совместимость) СК2 со всеми юридическими лицами; Эж4 - этап проектиро-

вания, синтез которого осуществляется путём выполнения операций объединения отдельных подсистем и приборов Яж4 в проект будущей системы, который невозможен без обеспечения повидовой совместимости CR4 этих элементов; Эж5 - этап конструирования, синтез элементов R^, когда их совместимость CR5 не только приобретает конкретное содержание, но и экспериментально проверяются на опытных образцах; Эж6 - этап изготовления элементов Rx6 в создаваемое изделие, что, разумеется, невозможно без их совместимости CR6; Эж7 - эксплуатация составных частей Rж7, что без обеспечения их совместимости СR7 выполнить невозможно; Эж8 - этап снятия с эксплуатации современной техники относящийся к элементам R^s, с поддержанием экологической совместимости Си, являющийся заключительным этапом проектно-конструкторской организацией производства ИМ.

Следует отметить, что меры по обеспечению совместимости ИМ принимаются до и после выполнения операций синтеза. Целью таких мер является реализация возможности (или необходимости) мероприятий по повышению качества выполненного синтеза.

Библиографические ссылки

1. Медведев В. И., Носенков А. А. Некоторые виды и проблемы технической совместимости // Вестник СибГАУ. Вып. 6. Красноярск, 2005. С. 239-245.

2. ГОСТ 30709-2002. Техническая совместимость. Термины и определения. Минск : Межгос. совет по стандартизации, метрологии и сертификации, 2002. 4 с.

3. Альтшуллер Г. С. Алгоритм изобретения. М. : Моск. рабочий, 1973. 296 с.

4. Носенков А. А. О закономерностях технической совместимости // Вестник СибГАУ. Вып. 6. Красноярск, 2005. С. 234-238.

5. Половинкин А. И. Основы инженерного творчества. М. : Машиностроение, 1988. 368 с.

References

1. Medvedev V. I., Nosenkov A. A. Some types of problems and technical compatibility // Vestnik SibGAU. Vyp. 6. Krasnoyarsk, 2005. C. 239-245.

2. GOST 30709-2002. Technical interoperability. Terms and definitions. Minsk : Меjgosud. Council for standardization, Metrology and certification, 2002. 4 c.

3. Altshuller G. S. innovation Algorithm. M. : Mosk. rabochy, 1973. 296 s.

4. Nosenkov A. A. About the patterns of technical compatibility // Vestnik SibGAU. Vyp. 6. Krasnoyarsk, 2005. C. 234-238.

5. Polovinkin A. I. Basics of engineering creativity. M. : Mashinostroenie, 1988. 368 s.

© Медведев В. И., 2013