Характеристика деятельности проектировщика

Составная часть проектирования – конструирование – творческий процесс создания изделий в документах (главным образом, в чертежах) на основе конструкторского, технологического, эксплуатационного расчетов.

Главной задачей проектировщика (исследователя, конструктора) является создание машин, наиболее полно отвечающих потребностям заказчиков и обладающих высокими технико-экономическими и эксплуатационными показателями.

Согласно теории технических систем машины и оборудование развиваются по определенным законам:

1) увеличивающегося многообразия развивающейся технической системы;

2) ограничения многообразия исполнений технической системы.

Первый закон гласит: «Многообразие технической системы при отсутствии ограничений ее развитию увеличивается пропорционально параметрам интенсивности обновления Рн, интеграции Ри и дифференциации Рд исполнений системы». Если на исходном этапе число исполнений N0 ≥ 1, то общее число исполнений на последующих этапах

, (1)

где Kум – коэффициент роста исполнений.

Интенсивность обновления Рн выражает объем (число) сменяемых компонентов исполнения. Дифференциация Рд характерна для случаев формирования новых параметрических рядов изделий, создания модификаций на основе единой базовой модели. Интеграция Ри исполнений объекта техники в промышленность осуществляется путем унификации составных частей, конструктивных элементов и материалов, типизации компоновок, упорядочения существующего разнообразия отдельных видов техники на основе объединения их свойств в ограниченное число исполнений.

Второй закон: «Многообразие исполнений технической системы на любом этапе ее развития ограничено». На рис. 1 регулятором многообразия исполнений является ФУ, с его помощью производится отбор некоторого ограниченного количества необходимых исполнений из максимально возможных.

В процессе развития технической системы возникает множество технических противоречий, для разрешения которых необходимо наложение ограничений экономического, социального и экологического характера. С учетом этих ограничений на исходном этапе конструирования исключаются некоторые исполнения, а оставшиеся принимаются для последующего функционально-экономического анализа и отбора вариантов, наиболее полно соответствующих требованиям сфер производства.

Оба закона базируются на следующих основных принципах:

а) единства изменяемости и повторяемости (соподчинены принципы целесообразной преемственности, обязательного учета достижений науки и техники, адаптивности, совместимости и взаимозаменяемости исполнений техники);

б) полноты компонентов исполнений системы (их состав должен обеспечивать весь комплекс основных функций и функций жизнеобеспечения на всех этапах жизненного цикла);

в) согласованности компонентов исполнения системы (в первую очередь энергетической, информационной и функциональной совместимости);

г) неравномерности развития компонентов исполнения технической системы (в недрах «старой» системы зарождается и развивается новая, и чем сложнее исполнение, тем неравномернее развиваются ее компоненты);

д) предпочтительности исполнений, т. е. учета доминирования отдельных вариантов по признакам технико-экономического и социального характера;

е) аналогий в развитии систем (например, редукторы, передачи, крепежные и др. соединения, разрабатываемые в различных областях, аналогичны по форме и содержанию и соответственно обладают общностью развития).

Законы и принципы развития техники обусловливают взаимосвязь технического творчества, стандартизации и экономики конструирования.

Принципы и закономерности развития технических систем заложены в виде операторов или ограничений в структуру алгоритмов алгоритм решения изобретательских задач (АРИЗ), алгоритм решения оптимальных задач (АРОЗ) и алгоритм решения стандартизаторских задач (АРСЗ).

В блоке АРИЗ формируется новаторская часть проекта, блок АРСЗ обеспечивает удержание в новых проектах разработанных ранее решений, многократно проверенных и составляющих часть научно-технического потенциала, накопленного в данной области. В процессах конструирования широко используются типовые, унифицированные и стандартизованные конструктивные элементы (крепежные детали, допуски и посадки, стандартные соединения и т. д.).

Блок АРОЗ обеспечивает процессы выбора наилучших новых и использования старых решений.

Рисунок 2 - Схема взаимосвязи научно-технического творчества, экономики проектирования и стандартизации

Полноценный проектировщик-машиностроитель должен органично сочетать в себе качества изобретателя и стандартизатора и в полной мере владеть основами экономики проектирования. Сочетание этих качеств позволяет разработчикам новой техники устранять противоречия между техническим творчеством – стремлением к «сплошной новизне» и стандартизацией – стремлением к «сплошному единообразию». Для этого конструкторы должны хорошо знать: основные особенности технологии производства отрасли (например, добычи нефти и газа), от предприятий которой поступают заявки и технические задания на проектирование новых изделий; технический уровень всего комплекса машин, в составе которого должно работать новое изделие; технологию завода, принимающего к изготовлению новое изделие; историю развития конструкции проектируемого оборудования, достоинства и недостатки заменяемого изделия, возможности использования заложенных в нем лучших решений по отдельным агрегатам, узлам и деталям; перспективные разработки других организаций в избранном направлении.

Проектировщик (конструктор) должен изучать системно и углубленно отечественную и зарубежную информацию, патенты и нормативные документы. От его правильных оценок и выбора исходных данных для проектирования зависят качество и конкурентоспособность оборудования, а также сроки разработки. Поэтому весьма важен критический подход конструктора к положениям технического задания на проектирование изделия, заложенным в нем условиям работы, требованиям и функциональным параметрам.