Декомпозиция жизненного цикла ТО и ТС на стадии проектирования

___________________

Проектирование, как процесс, развивающийся во времени, можно разделить на ряд этапов (стадий). Такое деление, конечно, условно. Многие авторы [1,6,8,16,26,42,52,90] выдвигают свои версии этого вопросаю расмотрим один из вариантов. (Рис.4.3)

В целом процесс проектирования, как говорилось в параграфе 6.1., можно укрупненно разделить на предварительное проектирование и опытно-конструкторские работы. Предварительное проектирование менее всего поддается формализации, и его структура представлена многочисленными версиями.

Опытно-конструкторски еработы в основном регламентированы. При этом в отдельную стадию выделяют конструирование или конструкторские этапы, строго регламентированные ГОСТом 2.103-68 и др.

Некоторые авторы относят к предварительному проектированию прикладные НИР. В ряде проектов они действительно применяются. Фундаментальные НИР влияют на проектные решения: при проектировании могут применяться результаты фундаментальных и поисковых НИР.

Например, особенностью инновационных проектов, разработанных в вузах, чаще всего бывает использование результатов только-что выполненных фундаментальных НИР. (или поисковых НИР). Тем самым сокращается время между открытиями, исследованиями и внедрением их результатов в производство.

При возникновении реальной общественной потребности в каком-либо ТО и ТС, в новых функциях существующих ТО и ТС или в качественно новом уровне их выполнения начинаются этапы (стадии) предварительного проектирования. Или, другой случай: при возникновении общественной потребности на уровне улучшения конструкции существующего объекта, совершенствования типоразмерного ряда и т.п. работы могут начаться с разработки ТЗ и конструирования. Также не обязательными являются этапы изготовления и и спытания опытного образца (партии).

Охарактеризовать стоимость каждого этапа предварительного проектирования затруднительно. Она зависит от новизны ТО и ТС, значимости. Иногда к стоимости добавляют расходы на прикладные исследования. Некоторые авторы [73,7] включают в предварительное проектирование вопросы прогнозирования тенденций развития, выбор стратегии и методов решения задачи.

Несмотря на это стоимость опытно-конструкторских работ выше, чем стоимость предварительного проектирования.

Как отмечалось выше, декомпозиция предварительного проектирования может быть различной, а каждый, представленный на рис. 6.3., этап может быть представлен как совокупность подэтапов (см. рис.6.4.)

Формулирование задачи требует:

· охарактеризовать ситуацию (условия, обстоятельства) функционирования объекта;

· определить условия обязательные и достаточные, чтобы объект был принят заказчиком;

· обеспечить совместимость условий друг с другом;

· сформулировать и, по-возможности, ранжировать главные и второстепеные задачи.

Начиная информационный поиск следует определить цели, для которых разыскивается информация, и установить поле поиска. Это позволяет минимизировать временные и материальные затраты по поиску информации.

Соотношение между объемом требуемой и имеющейся информации можно прокоментировать диаграммой, представленной на рис. 6.5. [42].

Таким образом, объем требуемой недостающей информации составит:

J_A=J_B – (J_E +J_V +J_G).

Для получения недостающей информации, ее необходимо получить. Источниками информации могут быть:

· энциклопедии, учебная литература;

· каталоги, справочники;

· реферативные и отраслевые журналы;

· периодическая литература;

· патентная литература;

· автоматизированые указатели и источники информации;

· другие источники.

Запросы производят в библиотеках, патентных отделах, других службах.

Рассмотрим составляющие данных, запрошенных разработчиком, на аналогичной диаграмме (рис. 6.6.).

Имеется массив информации, которая требуется разработчику, ее недостает. Рбозначим этот массив – J_A . Разработчик по каталогам и другим источникам нашел и запросил массив информации D_AB2 . Запрошенный массив не перекрывает J_A . При неправильном запросе эти массивы вообще могут не иметь точек перекрытия. В любом запросе часть информации, обозначенная D_B является «балластом» , «шумом», не имеющим ценности. Некоторая часть – D_S будет не найдена. Причем D_S может распространяться как на «баласт» так и на объективно необходимую запрошенную информацию.

В итоге проектировщик получает дополнительную часть новой необходимой и затребованной информации, обозначенную J_AB2 .

Чем больше разница между количеством запрашиваемой информации и необходимой, тем больше приходится обрабатывать информацию, не имеющую отношения к данной задаче, что требует дополнительных затрат труда и значительно уменьшает производительность. Поэтому правильный поиск, накапливание и систематизация информации имеют осоюбое значение. В целом структуру информационных процессов можно представить в виде (см. рис. 6.7.)

Сбор информации. На этом этапе решается задача обеспечения полноты получения необходимых документов.

Цель систематизации – распределение собранной информации по определенным классификационным признакам, подготовка информации к хранению или воспроизведению (специализированный информационно-методический фонд, копирование и т.п.).

Долговременное хранение предполагает использование надежных носителей информации, дублирование и организацию, способстующую быстрому и полному систематизированному поиску.

В данном случае информационный поиск рассматривается как совокупность логических операций, обеспечивающих нахождение необходимой информации.

Наконец, распространение информации – это отчеты, обзоры и т.п., передаваемые заказчику, распространяемые информационные издания, реклама и т.п., т.е. доведение информации до потенциальных потребителей.

Выявление визуальных несоответствий подразумевает подробное изучение существующих образцов, аналогов ТО и ТС, их чертежей, фотографий и т.п., определение очевидных несоответствий и недостатков. Возможно изучение фотографий и образцов с места аварий объектов-аналогов.

Результат этапа – выявление недостатков, несоответствий и доказательство целесообразности изменения имеющегося техническог решения.

Работа с потребителями имеет цель: собрать информацию, известную только потребителю данного ТО и ТС. Формы могут быть различными: непосредственный опрос различных категорий работающих, анкетирование, наблюдение и моделирование различных ситуаций, хронометрия, анализ ошибок операторов и т.п.

Целью системных испытаний является определение действий, которые могут привести к желаемым результатам, снятие существенных ограничений, введенных ранее, возможное расширение поля поиска, вариабельности.

Общим итогом этапа «Исследование проектных ситуаций» является:

· результаты анализа существующих ТО и ТС, аналогов, их преимуществ и недостатков;

· формулирование условий и ограничение поля поиска новых технических решений;

· принятие решения об использовании сущестующего технического решения (аналога, патента, идеи и.т.п.) или генерировании дополнительных идей, основанных на других принципах действия и т.п.

В первом случае сразу переходят к инженерному анализу вариантов. Во-втором – к генерированию дополнительных идей, которые в совокупности с имеющимися, поступят для инженерного анализа.

Примерная декомпозиция этапа «Генерирование идей» представлена на рис. 6.8.

Процесс генерирования идей – наиболее творческий в общем процесс проектирования. Наличие неформализуемых операций предполагает неоднозначность результата.

Существуют алгоритмические, эвристические и системные методы активизации творческого мышления. На рис. 6.8. они представлены как банк методов и средств генерирования идей. Экономический и технический расчет всех идей достаточно трудоемкий, поэтому на стадии отбора наиболее значимых и перспективных альтернатив применяют методы экспертной оценки.

Основным итогом этапа является выбор концептуальных моделей для более детального изучения и оценки.

Декомпозиция этапа « Инженерный анализ» представлена на рис. 6.9.

Основной целью этого этапа является поиск и обоснование наиболее рационального или оптимального решения, подлежащего конструкторской проработке.

Трудоемкость этапов и неопределенность поиска определяются огромным количеством альтернатив, которые необходимо сравнить, систематизировать и ранжировать по каким-то критериям (или группе критериев). Поэтому одним из начальных этапов являестя выбор метода анализа, оценки и сравнения альтернатив. Все вышеназванные действия легче проводить на моделях. В общем случае модели могут быть абстрактные и материальные, вербальные, мысленные, математические, графические и др.

В технике для анализа применяют математические (т.е. аналитические) модели и физические (т.е. эксперементальные).

Любая модель предполагает некоторую степень упрощения по сравнению с реальной действительностью. Поэтому первоначально нужно доказать адекватность модели реальному образцу или процессу. На основании исследования моделей получают качественные или количественные данные , которые обрабатывают в соответсвии с поставленными задачами.

Проведя исследования по ряду альтернативных вариантов, их можно систематизировать, ранжировать по заданным критериям и выбрать наиболее рациональный.

Если модель имеет высокую степень адекватности объекту или процессу, а варьирование переменных позволяет получить экстримальное значение (min или max) критерия (критериев), то говорят о получении оптимального варианта (альтернативы).

На практике чаще получают ряд альтернатив, которые обладают максимальными показателями и принимают их к конструкторской прорабтке.

Итак, после принятия решения начинается конструкторская проработка альтернативных вариантов.

Основные компоненты, полученные на предыдущих стадиях, следующие [1]:

А = {а₁; а₂; а₃; … а_м} – множество целей;

Р = {р₁; р₂; р₃; … р_н} – множество признаков;

к = {к₁; к₂; к₃; … к_s} – множество технических решений;

v = {v₁; v₂; v₃; … v_l} – множество оценок.

Поектирование ТС можно связать с отображением на множестве оценок среза (страта) произведения бинарных отношений множества целей и множества признаков; множества признаков и множества технических решений. Тогда функция проектирования может быть выражена так:

F: (ψoφ(A_o)) → V

где ψ – бинарное отношение между элементами множеств Р и К, при этом ψ = (Р х К);

φ – бинарное отношение между элементами множеств А и Р, при этом φ = (АхР);

А₀ – подмножество целей, выбранное для конкретного объекта из множества целей А, т.е. А₀ = А.

Установить бинарные сотношения ψ и φ означает указать на те упорядоченные пары декартова произведения, которые находятся в отношении ψ и φ соответственно. Бинарное отношение между множествами А и Р при проектировании означает быть средством к достижению цели, а бинарное отношение между Р и К – отвечать признаку.

В итоге, целевую функцию проектирования необходимо оптимизировать:

{F: (ψoφ(A_o)) → V }→ opt

По сути данное выражение отражает основную задачу проектирования – удовлетворение наилучшим образом потребности человека и общества.

При такой множественности технических решений, признаков и целей этапы и стадии процесса конструирования в общем случае можно представить в следующем виде (рис. 6.10.). Т.е. каждый этап имеет вариативный характер.

Концептуальная модель (КМ) (возможны несколько концептуальных моделй и несколько «ветвей» конструкторских проработок) может быть представлена некоторым числом вариантов технического задания: ТЗ₁ ; ТЗ₂ ; ТЗ₃ ; ТЗ_i .При возможной процедуре оптимизации принимается ОТЗ, удовлетворяющее сформированным целям и критериям. Тогда относительно оптимального технического задания (ОТЗ) может быть составлено j технических предложений: ТП₁; ТП₂; ТП₃;… ТП_j .

Если выбор ОТЗ невозможен, то по каждому ТЗ выполняется группа ТП, т.е.

s – количество ТП, выполняемых в соответствии с ТЗ₁ .

Естественно вариативность ТП резко возрастает.

Аналогично формируются множество эскизных проектов (ЭП₁; ЭП₂;…. ЭП_n), множество технических проектов (ТПП₁; ТПП₂;… ТПП_m). Вопрос о разработке рабочей конструкторской документации (РКД), как правило, решается однозначно, т.к. РКД предназначена для непосредственного изготовления ТС. Поэтому на стадии технического проектирования производят окончательные расчеты и сравнения вариантов с выбором наиболее рационального. В исключительных случаях РКД выполняют для нескольких вариантов, изготавливают опытные образцы и производят сравнение в реальных условиях по достигнутым результатам.

Конструирование в целом, так и отдельный его этап, можно представить как процесс. Напомним, что процессом [18] называют набор состояний системы, соответствующий упорядоченному непрерывному или дискретному изменению некоторого параметра, определяющего характеристики системы.

Зафиксируем все характеристики в системе и получим ее конкретное состояние на данный момент времени. Пользуясь этим на каждом этапе или стадии можно определить текущее состояние системы, выраженное в виде готовности конструкторской документации. Возвращаясь к жизненному циклу ТС для отдельно взятого ТО на этапе проектирования понятие «текущее состояние» является весьма важным.

Дата добавления: 2014-05-02; просмотров: 462; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!