Файл: Системы автоматизированного проектирования технологических процессов..pdf

ГЛАВА 2. ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ

2.1. Процедуры на стадии разработки технического задания

Техническое задание согласно ГОСТ 15.001-73 устанавливает: основ­ ное назначение, технические и тактико-технические характеристики, показа­ тели качества и технико-экономические требования, предъявляемые к разра­ батываемому изделию, необходимые стадии разработки конструкторской документации и ее состав, а также специальные требования к изделию. Тех­ ническое задание составляет разработчик на основе заявки заказчика. Заявка уже должна содержать обоснование технико-экономических требований к продукции. Обоснование требований приводит к необходимости системных исследований. Выполнить это заказчику, не располагающему кадрами науч­ ных работников, затруднительно. Поэтому должное обоснование требований возлагается на разработчика.

Продукция, подлежащая разработке и изготовлению, по техническому уровню и качеству должна быть такой, чтобы к моменту выпуска она была на уровне лучших отечественных и мировых достижений, конкурентоспо­ собной, экономически эффективной и удовлетворяла потребности внутрен­ него и внешнего рынка.

На стадии технического задания выполняются следующие процедуры: определение потребности в проектировании, выбор целей и определение признаков объекта проектирования.

2.1.1. Определение потребности в проектировании

Потребность в новой технике не всегда связана с потребностью проек­ тирования. Во-первых, нужные объекты уже могут существовать, во-вторых, рационализация технологии может изменить потребность в технических средствах, в-третьих, если потребность связана с улучшением характеристик уже существующей техники, то ее удовлетворение должно дать эффект, в противном случае создание нового объекта нерационально.

Всегда нужно помнить, что проектирование - сложный и трудоемкий процесс. Развертывать его следует только в тех случаях, когда без этого обойтись нельзя. С учетом изложенного, процедуру определения потребно­ сти в проектировании можно представить как решение задачи об установле­ нии истинности сложного высказывания, заключающегося в следующем.

Технический объект нужно проектировать тогда, когда подобных объ­ ектов не существует, и от него нельзя отказаться, когда затраты на проекти­ рование, подготовку производства и изготовление окупаются в установлен­ ный срок и приносят эффект.

Выделим из приведенного сложного высказывания элементарные: Л - технический объект имеется в нашей стране; Y1 - технический объект

имеется за рубежом; УЗ - можно отказаться от объекта; Y4 - применение объекта дает эффект; Y5 - можно приобрести объект за рубежом.

Формула высказывания, определяющая потребность в проектировании,

гда, когда Y 1 ложно (FALSE); Л - знак операции конъюнкции (и). Определение истинности элементарных высказываний составляет от­

дельные операции. Часть из них ( У\ и Y 2 ) можно выполнить, обратившись к базе данных о существующих объектах соответствующего класса. Истин­ ность высказывания УЗ устанавливается при решении задачи, рассматри­ вающей объект проектирования внутри системы более высокого уровня. Ис­ тинность У4 (определение эффективности) строится на основе прошлых и будущих затрат.

2.1.2. Выбор целей проектирования

При проектировании того или иного объекта на первых стадиях мы не представляем себе, как он выглядит (какую имеет форму, размеры, тип рабо­ чею органа), однако известно, что он должен делать, известны его ориенти­ ровочная производительность, стоимость и некоторые исходные данные. Кроме того, можно установить, в каких условиях он будет работать (клима­ тические условия, квалификация обслуживающего персонала и др.). Объект окажется жизнеспособным, если он будет приспособлен к окружающей сре­ де и к заданным функциям не в настоящем времени, а в будущем. В связи с этим распознавание (с точки зрения теории познания проектирование - это распознавание) объекта связано с прогнозированием. В этом случае уместно обратиться к одному из приемов драматургии приему составления сцена­ рия.

Под сценарием в практике социально экономического и научнотехнического прогнозирования подразумевается обзор, содержащий данные о ситуации, внутри которой протекают процессы, являющиеся объектом про­ гноза.

Описать ситуацию - значит установить факторы окружения проекти­ руемого объекта, к которым относятся: окружающая среда, внутри которой будет обитать объект; научно-техническая, экономическая и социальная си­ туации.

Описание факторов окружения начинается с изложения существующе­ го положения и заканчивается прогнозом на будущее. Существует свыше 100 методов прогнозирования, среди которых: математическая подгонка поли-

номами, экстраполяция факторов, множественные регрессии, технические прогнозы по опережающей области, коллективный экспертный опрос, мор­ фологический анализ, метод «Дельфи» (считаются баллы, рейтинги 4 - 6 раз, пока не будет изменений), коллективная генерация идей, экономические иг­ ровые модели и др.

Инженерное прогнозирование использует такие методы, как коллек­ тивный экспертный опрос, экстраполяция, морфологический анализ.

Экспертные методы прогнозирования основаны на обработке мнений специалистов (expertus в переводе с латинского означает опытный). Опрос экспертов производится в устной форме (интервью), в форме анкет. Иногда достаточно обратиться к публикациям, в которых можно найти высказыва­ ния экспертов по интересующему вопросу. С учетом выделенных четырех сфер окружения объекта проектирования можно сформировать четыре груп­ пы экспертов, специализирующихся в областях: научных исследований (на­ учно-техническая ситуация), экономики (экономическая ситуация), произ­ водства и потребления (социальная ситуация), экологии (окружающая сре­ да).

Экстраполяционные методы прогнозирования основаны на переносе событий и состояний из прошлого в будущее. Они используются с успехом для ситуаций, медленно изменяющихся во времени, т.е для ситуаций, нахо­ дящихся в эволюционном развитии.

Морфологический анализ применим как к эволюционному развитию, так и к резким изменениям. На его основе можно предсказать преимущест­ венное развитие того или иного объекта или целого направления техники. Конкурирующие направления сравниваются по ряду характеристик, имею­ щих определенный вес, такое сравнение может производиться на основе оп­ роса экспертов. Для обработки полученных данных прибегают к статистиче­ ским методам.

Сценарий вскрывает множество факторов, определяющих в дальней­ шем направление поиска технического решения проектируемою изделия. На основе сценария можно сформировать цели проектирования, исходя из раз­ личных сфер окружения. Все окружение разбивается на уровни. На первом уровне помещается сфера, охватывающая интересы всего человечества, на втором - интересы государства, далее - сферы интересов отрасли, предпри­ ятия (заказчика), проектной организации (исполнителя), отдела и, наконец, сфера личных интересов. На каждом уровне возникают свои цели, связанные с целями более высокого уровня. Граф, вершины которого означают цели, а дуги - их отношения, носит название графа целей (рис. 2.1).

II - государственные интересы

III - интересы отрасли

IV - интересы предприятия (заказчика)

V - интересы проектной организации

VI - интересы отдела

VII - интересы личные

а

б

Рис. 2.1. Граф целей: а - уровни сфер окружения объекта проектирования; б - обозначения на вершинах графа целей

Попытаемся с помощью графа найти наиболее важные цели на каждом уровне. Для этого выполним следующее: 1) разобьем каждый кружок на че­ тыре сектора; 2) в верхних секторах поставим номера вершин i-j (/ - номер уровня; j - номер цели на уровне /); 3) в нижних секторах запишем оценки весов целей по их относительной значимости на каждом уровне г,.,. Пока ранжирование целей проведено без учета их связей. Однако достижение не­ которых из них, кроме главной (1 уровень), оказывается средством к дости­ жению связанных с ней целей более высокого уровня. Естественно, что кон­ структор яснее всего осознает свои личные цели. Достигая их, он обеспечи­ вает выполнение связанных с ними более высоких по уровню целей. Скор­ ректируем веса целей с учетом связей и воспользуемся понятием коэффици­ ента связи. Определим его как произведение весов целей, связанных на гра­ фе дугой.

Категория качества является результирующей оценкой и может быть первой и высшей. К первой категории относят объекты, находящиеся по тех­ нико-экономическим показателям на уровне современных требований на­ родного хозяйства, отвечающие стандартам и нормативно-техническим до­ кументам, входящим в проект, а к высшей - объекты, у которых показатели находятся на уровне лучших мировых достижений и даже превосходят их.

Показатели надежности дают количественные характеристики прояв­ ления одного или нескольких свойств, обуславливающих надежность маши­ ны применительно к определенным промежуткам времени, режимам и усло­ виям эксплуатации.

Надежность машины проявляется в ее безотказности, долговечности, ремонтопригодности и сохраняемости.

Показателем безотказности служат: вероятность безотказной работы; средняя наработка до отказа; интенсивность отказов; параметр потока отка­ зов; наработка на отказ.

Долговечность определяется свойством объекта длительно (с учетом ремонтов) сохранять работоспособность в условиях эксплуатации до разру­ шения или другого состояния, при котором не возможна нормальная экс­ плуатация.

Ремонтопригодность означает приспособленность машины к восста­ новлению ее работоспособности и поддержанию технического ресурса путем предупреждения, обнаружения и устранения неисправности и отказов.

Сохраняемость подразумевает свойство сохранять эксплуатационные показатели в течение и после срока хранения или транспортирования, уста­ новленного в технической документации.

Основные показатели технологичности распределены по шести группам: 1) по трудоемкости (изготовления изделия, изготовления по видам ра­ бот, подготовки к функционированию, ремонта), 2) по себестоимости; 3) по унификации и взаимозаменяемости (коэффициенты унификации изделия, стандартизации); 4) но расходу материала (масса, коэффициенты использо­ вания материала и применимости материала); 5) по обработке (коэффициен­ ты точности обработки и шероховатости поверхностей); 6) по составу конст­ рукции (коэффициенты сборности и использования в других изделиях).

Уровень стандартизации и унификации характеризует насыщенность объекта стандартными и унифицированными частями. Для оценки исполь­ зуются два коэффициента: применяемости и повторяемости.

Показатели безопасности работы и обслуживания характеризуют ряд свойств объекта, обеспечивающих активную (динамические и тормозные ка­ чества, обзорность из кабин управления, обеспеченность сигнализацией, на­ личие устройств блокировки), пассивную (применение безосколочных сте­ кол, жесткость кабины, наличие защитных решеток и др.) и послеаварийную (наличие аварийного люка, возможность выхода людей) безопасность.