Оценка потребительских свойств ТИ. Качество ТС

Классификация частей (подсистем) РЭС.

Как было установлено ранее, элементы РЭС обладают различными природными свойствами: электрическими, магнитными, электромагнитными, тепловыми, пространственными и др. Рассмотрим ПП с элементами - систему из трех элементов ₁,₂,₃ с различными свойствами (рис. 2.9.), объединенных определенными связями R.

R - резистор

ИС - интегральная схема

ПП - печатная плата

а) ПП с элементами б) Модель системы

Рис.2.9. Система из трех элементов.

Ясно, что различные по природе отношения R могут быть условно разделены по характерным признакам и тогда, вместо одной системы S со смешанными связями, можно получить ряд отдельных подсистем со связями одной природы (рис.2.10.): тепловыми, пространственными, электромагнитными. Вместо одной системы (ПП с ИС) получим три ее модели (описания). (вспомни "Введение" и рис 1.2.).

1 - подсистема тепловых связей ST={Г, RT}={Г,T,ЕТ}

2 - подсистема пространственных связей S_пр={Г, R_пр}={Г, _пр, Е_пр}

3 - подсистема электромагнитных связей S_эм={Г, R_эм}={Г, _эм, Е_эм}

Рис. 2.10. Совокупность подсистем со связями одного вида.

Но, поскольку элементы Г в трех "различных" подсистемах в сущности одни и те же элементы, следовательно между тремя подсистемами S_пр, S_Т, S_эм существуют какие-то связи (отношения) и система S в целом может быть представлена как совокупность взаимодействующих подсистем (рис. 2.1.1.), т.е.

S={S_пр, S_T, S_эм,R_s', R_s'', R_s'"}= {S_s, R_s}

Рис. 2.11. Новая модель системы S.

Полученные выводы можно распространить на РЭС в целом. Итак, вследствии того, что элементы Г РЭС обладают различными по природе свойствами, то и отношения R между элементами Г будут различными по природе: электромагнитные, тепловые, пространственные. Таким образом, говоря о проектируемой РЭА, можно представить себе совокупность {S_i} различных подсистем S_пр, S_T, S_эм... со своими принципами П_пр, П_т, П_эм, структурами _пр, _T, _эм..., конституэнтами Е_пр, Е_T, Е_эм отличающихся природой связей. Совмещение частных подсистем дает систему S - РЭС (рис.2.12.)

S={S_s, R_s}

Среди частных подсистем S_s следует выделить те, которые необходимо учитывать при проектировании РЭС.

Пространственная (геометрическая, компоновочная) подсистема S_пр - это совокупность элементов конструкции, объединенных множеством пространственных отношений и придающая элементам и конструкции в целом определенные формы, взаимное положение и размеры. (Описывается набором чертежей).

Механическая подсистема S_м - совокупность материальных элементов конструкции, связанных механическими связями и обменивающихся механической энергией при силовом взаимодействии.

Электромагнитная подсистема S_эм - это совокупность элементов РЭС, связанных (объединенных) между собой множеством электромагнитных связей, т.е. участвующих в преобразовании (и/или передаче, генерации) электромагнитной энергии с целью реализации основных принципов функционирования РЭС. (Частично моделируется Sэм с помощью схемы электрической принципиальной).

Тепловая подсистема S_T - совокупность элементов конструкции, объединенных между собой процессом передачи тепла от элементов-источников тепла, по элементам-проводникам тепла к элементам-приемникам тепла. (Две последние подсистемы специальным образом в комплекте конструкторской документации не описываются).

Рис.2.12. Системное представление РЭС.

Чрезвычайно существенным является наличие связей R_s между подсистемами S_эм, S_T, S_пр, S_м. Причина возникновения связей кроется в том, что основная часть элементов всех подсистем - одни и те же элементы.

Следовательно, вариации значений параметров Х_i', элемента _i одной физической природы, т.е. изменения внутри одной частной подсистемы, зачастую приводит к изменению значений параметров этого же элемента _i, но другой физической природы Х_i'', что изменяет параметры соответствующей частной подсистемы S_i. Например, уменьшение размеров конструкций при прочих равных условиях, т.е. изменения значений параметров только пространственной подсистемы S_пр приводит к изменению значений параметров тепловой подсистемы S_T. Причем, та, в свою очередь, - к изменению электромагнитной подсистемы S_эм.

Наличие взаимосвязей между подсистемами порождает следующее свойство системы РЭС: в общем случае, при изменении какой-либо из подсистем S_j, jJ или некоторой их совокупности {S_i}, iQI будет меняться и общая система S. Другими словами, любое локальное изменение в РЭС, будь то изменение схемы, геометрии аппарата и т.д., приведет к всеобщим изменениям в нем.

Известно, что любая ТС проектируется для удовлетворения потребностей общества, что и является целью любой ТС - удовлетворение нужд и потребностей общества.

Для оценки степени удовлетворения потребностей общества с помощью ТС вводится понятие качества ТС.

Качество ТС - это некоторая совокупность потребительских свойств данной системы.

Качество К определяется множеством свойств, характеристик ТС; например, надежность К₁, цена К₂ и т.д. Следовательно, качество К ={K₁, K₂,...К_m}, m  2 есть совокупность выходных характеристик.

Свойства ТС оценивают качественно и количественно; но если потребительские свойства качественные, то трудно сравнивать и выбирать лучшую ТС. Например, автомобиль "красивый - не совсем красивый".

Из количественных характеристик выделяют такие, которые при своем монотонном изменении приводят к монотонному изменению качества (при этом другие характеристики неизменны) и такая количественная характеристика называется показателем качества (масса, габаритные размеры, цена и т.д.)

ПРИМЕР 1: Имеем два автомобиля А₁ и А₂ с разными скоростями V₁ и V₂. Их легко сравнить и выбрать лучший по количественной характеристике V.

A1 K1={V1} V1=50km/ч

A2 K2={V2} V2=70km/ч

Оценивать качество объекта всегда выгодно количественными показателями, так как они объективны, что и позволяет сравнивать и однозначно выбирать лучшее. Автомобиль А₂ лучше чем автомобиль А₁, т.к. скорость V₂>V₁.

Под критериями проектирования понимают такие потребительские свойства ТС, которые определяют цели проектирования. Критерии позволяют сравнивать различные решения систем и выбирать лучшее.

Критерии и показатели качества - несовпадающие понятия, как это кажется на первый взгляд. В частности, критерии могут быть качественными, а ПК - нет. Критерии представляют собой подмножество множества потребительских средств, Кг  К.

Итак, цель проектирования - стремление к экстремуму критерия проектирования.

Известно, что ТС оценивается по множеству критериев. Следовательно проектирование становится задачей многокритериальной оптимизации, что существенно усложняет задачу.

В частности появляется проблема несравнимости отдельных решений.

ПРИМЕР 2: Два автомобиля оцениваются по скорости V и расходу топлива М. Требуется выбрать лучший из двух вариантов.

Автомобиль А₁:

скорость V₁=50км/час; расход топлива М₁=5л. К₁={V₁,M₁}.

Автомобиль А₂:

скорость V₂=100км/час; расход топлива М₂=10л. К₂={V₂,M₂}.

Очевидно, что из приведённых условий задачи нельзя сделать вывод о том, какой автомобиль лучше по качеству: по критерию М лучше А₁, а по критерию V лучше А₂.

Таким образом можно считать установленным несравнимость технических систем при многокритериальных оценках (МКО) во многих случаях. Решение такого рода задач возможно за счет привлечения дополнительной информации. Например, задаётся предпочтение какому либо критерию. Скажем, скорость V автомобиля важнее расхода М топлива.

Часто, кроме проблемы несравнимости в задачах МКО, улучшая один показатель (критерий), приходится ухудшать другой. И суть проектирования ТС сводится к поиску компромисса между противоречивыми ПК.

Например в автомобиле увеличение скорости достигается за счет увеличения числа цилиндров двигателей. Но при этом увеличивается расход топлива, что не всегда допустимо.