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.