Проектно-конструкторских решений

При разработке любого технического объекта (ТО), когда ставится цель получить изделие выше уровня лучших мировых образцов, конструктору предстоит решить иерархическую последовательность задач выбора проектно-конструкторских решений. Эта последовательность в большой степени соответствует иерархии описаний технического объекта (ТО).

1. Задача 1. Составляется и уточняется описание потребности(P). (потребность P включает три компоненты - действие D, объект G, ограничения H). При этом наряду с качественным описанием (D, G, H,) указывают их основные количественные характеристики.

2. Задача 2.Реализации одной и той же потребности (P) осуществляется через техническую функцию (ТФ) технического объекта (ТО). (технич. функция F = потребность P, физ. операция Q). При этом альтернативных физических операций может быть несколько. Проектировщику предстоит выбрать наиболее перспективную из них.

3. Задача 3.Исходя из описаний потребности и физических операций возможно построение нескольких альтернативных функциональных структур (ФС), из которых также предстоит выбрать наиболее рациональную.

4. Задача 4.В каждой функциональной структуре (ФС) отдельные элементы выполняют определенные физические операции (ФО), которые основаны на различных физико-технических эффектах. В связи с этим может быть синтезировано большое количество возможных физических принципов действия (ФПД), из которых также предстоит выбрать наиболее эффективный вариант.

5. Задача 5.Один и тот же ФПД может быть реализован несколькими (иногда сотнями и тысячами) техническими решениями (ТР), из которых предстоит выбрать лучшее решение.

6. Задача 6.При описании проекта производится выбор параметров технического объекта (ТО) и его элементов (из бесконечного множества возможных вариантов).

Рис. 2. Иерархия задач выбора проектно-конструкторских решений

Хотя все эти типы задач можно отнести к творческим инженерным задачам, но в большей степени этому признаку соответствуют задачи 3, 4 и 5 типов.

Рис. 3 Пример иерархии или систематики технического объекта (ТО)

Примечание к рис.: ФО реализует ТФ. А описание ФО включает три компоненты – входной, выходной потоки и наименование операции.

Все перечисленные задачи поиска и выбора проектно-конструкторских решений характеризуются следующим: с повышением уровня задачи (от типа 6 до типа 1) ее успешное решение дает больший экономический эффект, вызывает более заметный технический прогресс в данной области и обеспечивает разработку изделий с большим сроком морального старения. Так, например, решение задачи 6 обычно улучшает интересующие технико-экономические показатели изделий на 10-15 %, решение задачи 5 – на 20-30%, задачи 4 – на 30 -50 % (иногда в несколько раз). Еще более важным оказывается обоснование новых физических операций (ФО) (2) и потребностей (1).

В настоящее время (как и 100 лет), несмотря на научно-технический прогресс, будущим инженерам дают теоретические знания и навыки в основном только для решения задач типа 6.

Существуют многочисленные стандарты, инструкции и методические материалы по описанию проектов. В области патентоведения имеются инструкции и методики по описанию технических решений ТР. Но для описания потребности, технической функции (ТФ), функциональной структуры (ФС) и физического принципа действия (ФПД) не существует инструктивной и методической литературы. Это затрудняет постановку и решение задач типов 1-4 и не реализуется при подготовке инженеров.