Практична робота № 4

КРИТЕРІЇ РОЗВИТКУ ТЕХНІЧНИХ СИСТЕМ

МЕТА: розширити знання студентів про критерії розвитку технічних систем; вчити робити порівняльний аналіз наукових понять; формувати конструктивний підхід до вирішення професійних завдань; розвивати креативні уміння.

Короткі відомості з теоретичної частини роботи

Технічна система (ТС) – сукупність технічних об’єктів, працюючих у взаємодії з метою виконання певної функції. Технічним об’єктом називають створене людиною або автоматом реально існуючий пристрій, призначений для задоволення певної потреби.

Наближено будь-яку технічну систему можна розглядати як сукупність елементів та сукупність зв’язків, які утворюють структуру системи. Класифікація технічних системвиділяє системи: природні та штучні, які керують та якими керують, прогресивні та непрогресивні, стабільні, функціональні, динамічні та ін.

При пошуку нових рішень в процесі удосконалення технічних систем необхідно виявити протиставлення, виявити особливості їх проявлення у технічному прогресі, з’ясувати конкретний механізм дії протиставлень як внутрішніх імпульсів розвитку техніки. Протиставлень у будь-якій технічній системі багато, вони створюються між технічними потребами суспільства і можливостями наданої технічної системи (зовнішні протиставлення), між параметрами та елементами технічної системи, частками та властивостями елементів (внутрішні протиставлення). Протиставлення технічної системи постійно виступають у якості імпульсу до розвитку, внутрішньої прогресивної сили на всіх стадіях процесів створення, розвитку та розв’язання.

Результатом розв’язання технічних протиставлень є створення технічного об’єкта (системи), який являє собою синтез нового технічного рішення та елементів минулих рішень в цілому.

Кожна ТС може бути представлена описами, що мають ієрархічну підпорядкованість. Описи характеризуються двома властивостями: кожний подальший опис є більш детальним і більш повно характеризує ТС порівняно з попереднім; кожний подальший опис включає попередній. Такі властивості мають наступні описи: потреба, або функція ТС; технічна функція (ТФ); функціональна структура (ФС); фізичний принцип дії (ФПД); технічне рішення (ТР); проект.

Головна умова життя людини – виробництво матеріальних і духовних благ, за допомогою яких люди задовольняють свої потреби. Якщо розглядати більш детально опис потреби, то він повинне включати наступну інформацію: необхідна дія (найменування дії); об’єкт (предмет обробки), на яке направлена ця дія; особливі умови і обмеження.

Опис ТФ містить наступну інформацію: потреба, яку може задовольнити ТС; фізична операція (фізичне перетворення), за допомогою якої реалізуються потреби.

Переважна більшість технічних систем складається з декількох елементів: агрегатів, блоків, вузлів. Кожний з них може бути природним чином розділений на частини. Кожний елемент як самостійна ТС виконує певну функцію і реалізує певну фізичну операцію.

Опис фізичного принципу дії містить зображення принципової схеми технічної системи, в якій у формі, що спрощено ідеалізується, показані основні конструктивні елементи, що забезпечують реалізацію принципу дії, і вказані напрями потоків і основні фізичні величини, характеризуючи фізико-технічні ефекти, що використовуються. Принципова схема полегшує подальшу розробку (конструювання) технічного рішення.

Технічне рішенняє конструктивним оформленням фізичного принципу дії. Технічне рішення конкретної технічної системи описується у вигляді дворівневої структури через характерні ознаки ТС в цілому та його елементів. При цьому використовують наступні групи ознак: наведення (перелік) основних елементів; взаємне розташування елементів в просторі; способи і засоби з’єднання і зв’язку елементів; послідовність взаємодії елементів в часі; особливості конструктивного виконання елементів (геометрична форма, матеріал); принципово важливі співвідношення параметрів для технічних систем в цілому або окремих елементів.

На відміну від технічного рішення в проекті надаються значення параметрів об’єкту і всіх елементів до деталей. Він містить всю необхідну інформацію для виготовлення і експлуатації технічного об’єкту. Слід зазначити, що під проектом маються на увазі робочі креслення і конструкторська документація.

Значення критеріїв розвитку особливо важливо для фахівців, які прагнуть при розробці нових виробів перевершити рівень кращих світових досягнень або придбати вироби на рівні кращих світових досягнень. Оскільки будь-яка ТС, як правило, має декілька критеріїв розвитку, то принцип прогресивного розвитку для кожного нового покоління ТС полягає в поліпшенні одних і не погіршенні інших критеріїв.

Набори критеріїв розвитку для різних класів ТС в значній мірі співпадають, тому в цілому розвиток техніки в більшій мірі підлеглий, можна сказати, єдиному набору критеріїв, що визначають розвиток техніки.

Цей єдиний набір включає наступні чотири групи критеріїв:

- функціональні критерії, які характеризують найважливіші показники реалізації функції ТС;

- технологічні критерії, пов’язані тільки з можливістю і простотою виготовлення ТС;

- економічні критерії, що визначають тільки економічну доцільність реалізації функції за допомогою ТС, що розглядається;

- антропологічні критерії пов’язані з питаннями людського чинника або дії позитивних і негативних чинників на людей, викликаної створенням ТС.

Для кожної ТС функціональні критерії розвитку є кількісною характеристикою основних показників реалізації функції ТС, тобто ці критерії виявляють на основі аналізу опису функції ТС. Серед них можна виділити три групи критеріїв: продуктивності, точності і надійності.

Критерій продуктивності завжди може бути зміряний або обчислений. Критерій продуктивності є інтегральним показником рівня розвитку техніки, який безпосередньо залежить від ряду параметрів, визначальним чином впливаючих на продуктивність праці.

Критерії точності включають наступні критерії:

- точність вимірювання;

- точність обробки матеріалу або речовини;

- точність обробки потоку енергії;

- точність обробки потоку інформації.

Для цих похідних критеріїв є розвинуті способи вимірювання і оцінки точності, які легко знайти в спеціальній літературі.

Критерії надійності включають критерії:

- безвідмовності;

- довговічності;

- збереження;

- ремонтопридатності.

Група технологічних критеріїв головним чином забезпечує всебічну економію живої праці при виготовленні ТС від підготовки їх до експлуатації. Крім того, ці критерії спрямовані на економію матеріалів, залежну від технологічних чинників, що знову ж таки вносить певну частку в економію живої праці.

Можна виділити чотири основні технологічні критерії:

- критерій розподілу ТС на елементи;

- критерій використання матеріалів;

- критерій технологічних можливостей;

- критерій трудомісткості виготовлення ТС.

Економічні критерії розвитку ТС (базові):

1. Критерій витрати матеріалів. Критерій витрати матеріалу є питомою масою матеріалів на одиницю одержуваної ефективності. Критерій витрати матеріалів є одним з найстародавніших. Актуальність його протягом всієї історії техніки завжди була і залишається високою і незмінною.

2. Критерій витрати енергії. При виготовленні і експлуатації, як правило, витрачається певна кількість енергії. Оскільки задоволення зростаючих потреб людей звичайно жорстко обмежується наявними енергетичними можливостями, то вказані витрати енергії завжди прагнуть звести до мінімуму. Оскільки більшість конструктивних заходів щодо поліпшення критерію зводиться до підвищення частки енергії, що використовується безпосередньо для виконання корисної роботи, то в інженерній практиці широко використовують ще одну модифікацію критерію витрати енергії, звану коефіцієнтом корисної дії.

3. Критерій габаритних розмірів ТС. Зниження габаритних розмірів ТС та їх елементів пов’язано в першу чергу з отриманням наступних переваг: збільшення корисного об’єму в ТС, зменшення площі і об’єму будівель і приміщень, в яких постійно, або тимчасово знаходяться ТС та ін.

4. Група антропологічних критеріїв забезпечує по можливості найбільшу відповідність і пристосування ТС до людини, зниження дискомфорту і підвищення позитивних емоцій, зниження або виключення шкідливих і небезпечних дій ТС на людину, вона включає в себе: критерій краси ТС, критерій безпеки ТС, критерій екологічності.

План роботи

1. Актуалізація опорних знань

- які існують критерії розвитку технічних систем?

- що включає в себе критерій точності?

- що являє собою коефіцієнт корисної дії?

- яке значення критеріїв розвитку для технічних систем?

2. Порівняльний аналіз

Зробити порівняльний аналіз наукових пояснень поняття „технічна система”. Визначити спільне та відмінне у визначеннях цього поняття.

3. Заповнення таблиці “Критерії розвитку ТС”

4. Творче завдання: запропонувати власні критерії розвитку ТС. Обґрунтувати їх доцільність.

Критерії оцінювання роботи студента на практичному занятті:

- правильність, точність і повнота виконання завдань практичної роботи;

- рівень володіння навчальним матеріалом;

- вміння використовувати різноманітну додаткову інформацію при виконанні завдань практичної роботи;

- вміння узагальнювати вивчений матеріал у формі таблиці та робити змістовні висновки;

- здатність до раціональної продуктивної, творчої діяльності;

- дотримання естетичних вимог до оформлення практичної роботи.