Файл: Конспект лекций Санкт Петербург.pdf

Системный анализ и принятие решений Макаров Л.М.
21
Уменьшается объем пригоночных операций при сборке путем применения компенсирующих устройств (подкладок, прокладок, пружин), путем уменьшения площади поверхностей, по кото- рым производится пригонка.
Эстетические показатели
В настоящее время при конструировании уделяется большое внимание внешнему виду изделия
– технической эстетике. При конструировании машин добиваются такого внешнего оформле- ния, которое бы производило наиболее благоприятное впечатление. Эта сложная задача реша- ется, как правило, совместно специалистом в области художественного конструирования (ди- зайнером) и конструктором изделия.
Внешний вид изделия решается уже при разработке схемы общей его компоновки. На этом этапе конструирования создается композиция изделия, обеспечивается совершенство формы и соразмерность как самого изделия, так и всех его узлов. Техническая эстетика не должна всту- пать в противоречие с технической целесообразностью. Поэтому при оформлении внешнего вида изделия стремятся сохранить единство его структуры с назначением и конструктивной основой.
Машина должна быть красивой. Красивая машина конкурентоспособна. Замечено, что произво- дительность труда на красивой машине выше.
Главные критерии красоты машины:
– взаимосоответствие (неразрывная связь) формы, функции и содержания (внутреннего строе- ния);
– единство и целостность композиции;
– соблюдение пропорций конструктивных элементов, использование древнего правила «золо- того сечения», которое характеризуется следующими соотношениями размеров -
0,382:0,618:1,000:1,618:2,618 и т.п.;
– обеспечение масштабности;
– визуальное восприятие устойчивости, прочности, равновесия. В отличие от физических кате- горий характеризует чисто субъективное зрительное восприятие перечисленных категорий
(например, наклон Пизанской башни);
– восприятие динамичности конструкции;
– цветовое оформление.
Эргономика – это наука, изучающая функциональные возможности и особенности человека, ра- ботающего с машиной. Она возникла на стыке технических наук, психологии, физиологии. Эр- гономические показатели включают в себя антропометрические, физиологические и психологи- ческие требования. Эргономические показатели характеризуют степень приспособленности ма- шины к взаимодействию с человеком-оператором.
Антропометрические требования характеризуют соответствие конструктивных элементов ма- шины размерам и форме человеческого тела, его динамическим и массовым характеристикам. В частности, антропометрическими показателями являются соответствие размерам человека раз- меров кабин и пультов управления, форм и размеров рукояток управления, размеров люков, дверей, площадок, хода педалей, размещения рычагов управление, параметров виброизоляции сидений и т.п.
Физиологические и, в частности, биомеханические требования определяются физиологиче- скими свойствами человека: силовыми, скоростными возможностями человека, возможностями его органов чувств.
Психофизиологические требования определяют соответствие машины особенностям функцио- нирования органов чувств человека (слуха, зрения, осязания). Психофизиологические

Системный анализ и принятие решений Макаров Л.М.
22 требования включают в себя особенности восприятия, памяти, мышления, образования, закреп- ления навыков и др.
Иногда к эргономическим относят санитарно-гигиенические показатели. Но эти показатели це- лесообразно выделять в отдельную группу, поскольку обеспечение их изучается в другой науке
– «Безопасность жизнедеятельности».
Санитарно-гигиенические показатели характеризуют соответствие машины санитарно-гигиени- ческим нормам и рекомендациям по температуре, шуму, вибрации, запыленности, загазованно- сти, токсичности, радиации, влажности, инфра- и ультразвуку и др.
Показатели надежности
Показатели надежности – одна из важнейших групп показателей качества машин, характеризу- ющих способность машины выполнять заданные функции в рассматриваемый момент времени или в пределах заданного отрезка времени, сохранять во времени эксплуатационные показатели в заданных пределах, соответствующих заданным решениям и условиям использования, ремон- тов, хранения и транспортирования.
Основными показателями надежности являются безотказность, долговечность, ремонтопригод- ность, сохраняемость, а также контроль пригодность.
Безотказность – свойство машины сохранять работоспособность в течение некоторой наработки без вынужденных перерывов (отказов). Характеризуется вероятностью безотказной работы, наработкой на отказ, гарантийной наработкой.
Долговечность – свойство машины сохранять работоспособность до предельного состояния с необходимыми перерывами для технического обслуживания и ремонта. Характеризуется следу- ющими категориями: ресурсом, межремонтным сроком службы, сроком службы до первого ка- питального ремонта и др.
Ремонтопригодность – приспособленность машины к предупреждению, обнаружению и устра- нению отказов путем проведения технического обслуживания и ремонта. К ремонтопригодно- сти можно отнести контроль пригодность, под которой понимается приспособленность машины к контролю и диагностированию ее технического состояния при эксплуатации.
Сохраняемость – сохранение машиной эксплуатационных показателей в течение и после срока хранения и транспортирования, установленных технической документацией.
Важным показателем надежности больших технических систем и поточных машин является ре- зервирование отдельных машин и конструкций.
При отказе того или иного агрегата включается в работу резервный агрегат.

Системный анализ и принятие решений Макаров Л.М.
23
Открытие – установление неизвестных ранее объективно существующих закономерностей, свойств и явлений материального мира. Оно должно быть экспериментально подтверждено и являться новым для науки во всем мире.
Изобретение – отличающееся существенной новизной решение технической задачи в любой области народного хозяйства, культуры, здравоохранения или обороны, дающее положитель- ный эффект.
Промышленный образец – новое промышленное решение изделия, например новая модель ма- шины, прибора, механического приспособления.
Товарный знак – оригинально оформленный отличительный знак с каким-нибудь словным изображением, помещаемый фирмой или предприятием-изготовителем на изделии для его ин- дивидуализации, например, значок на радиаторе автомобиля.
Полезная модель – это, как правило, конструкторское решение какого-либо изделия, не облада- ющее существенной новизной как изобретение, но имеющее оригинальную конструкцию, схему, решение.
Патентоспособность характеризует наличие в проекте решений, которые могут быть признаны официально объектами интеллектуальной собственности, на которые имеются патенты на изоб- ретения, на полезные модели.
Выявление патентоспособности и патентной чистоты осуществляется при патентной экспер- тизе.
Патентно-чистой разрабатываемая конструкция может быть в следующих вариантах:
1) все технические решения (общая схема, конструкции составных частей, материалы и т.д.) оговорены в патентах, срок действия которых уже истек, или являются общеизвестными и не подлежащими патентованию, – это наиболее распространенный и самый простой вариант, но он не позволяет создать конкурентоспособную машину;
2) все технические решения запатентованы разработчиком и производителем машин – это наиболее предпочтительный вариант, но требует больших интеллектуальных затрат;
3) все технические решения выполнены в соответствии с лицензиями иных патентообладателей
– такой вариант сопряжен с наибольшими первоначальными затратами средств, но может со- кратить время, затрачиваемое на разработку проекта;
4) сочетание в разной пропорции всех трех вариантов.
Приведенные показатели качества нельзя считать исчерпывающими.
При разработке конкретных конструкций могут быть и другие качественные показатели.
Повышение технического уровня, качества изготовления, а также обеспечение высоких эксплу- атационных характеристик машины должны осуществляться комплексно, т.е. на соответствую- щих стадиях ее жизненного цикла. В самом деле, технический уровень машин формируется в основном на до производственной стадии, высокое качество изготовления достигается высоким технико-экономическим и организационным уровнями производства и поддерживается на ста- дии эксплуатации (использования) продукции. Это означает, что механизм планового повышения технико-экономических показа- телей разрабатываемых, выпускаемых и используемых машин должен «функционировать» на всех стадиях их жизненного цикла.
Качество машин составляет техническое ядро конкурентоспособности, которая определяется также их стоимостью и такими факторами, как специфика конкретного рынка сбыта, влияние моды и т.д. Конкурентоспособность машин зависит от перечисленных факторов: чем ниже их стоимость (цена) при одинаковом качестве и прочих равных условиях, тем выше

Системный анализ и принятие решений Макаров Л.М.
24 конкурентоспособность. Совокупная оценка качества продукции неполна без учета экономиче- ских (стоимостных) оценок ее разработки, производства и использования.
Экономические показатели
К экономическим показателям разрабатываемых машин относятся производительность, энерго- емкость, материалоемкость, удельные трудозатраты на изготовление машины, капиталоем- кость, удельная стоимость машины, ремонт ёмкость, или удельные затраты на поддержание оборудования в технически исправном работоспособном состоянии.
Производительность – объем вырабатываемой продукции в единицу времени в целом на ма- шину или на одного работающего на машине. Различают конструктивную, техническую и экс- плуатационную производительности машины. Под конструктивной производительностью по- нимают выработку в единицу времени, определяемую расчетным путем на основании конструк- тивных данных. Техническая производительность равна технической выработке в единицу вре- мени при непрерывной работе в конкретных производственных условиях. Эксплуатационная производительность представляет собой выработку машины, отнесенную ко всему времени, в течение которого получена эта выработка, включая время на ремонт, осмотр, заправку, регули- ровку, а также время на остановки по организационно-технологическим причинам.
Энергоемкость – затраты электрической и тепловой энергии на единицу вырабатываемой про- дукции, расход топлива на величину пробега автомобиля и т. п.
Материалоемкость – масса машины, отнесенная к параметру, характеризующему производи- тельность машины, или к самой производительности.
Удельная стоимость машины – стоимость, отнесенная к единице вырабатываемой продукции.
Капиталоемкость – капитальные затраты на изготовление машин, поточной линии, коммуника- ций, на строительство зданий и сооружений для установки оборудования, отнесенные к еди- нице выпускаемой продукции, например число рублей, отнесенных к 1 кг вырабатываемой бу- маги.
Водопотребление – затраты свежей воды, отнесенные к единице вырабатываемой продукции.
Ремонт ёмкость – годовые затраты на поддержание машин и оборудования в исправном работо- способном состоянии, отнесенные к стоимости основных фондов (в процентах).
Эффективность машины – это отношение всех затрат к единице вырабатываемой на машине продукции; под эффективностью понимают показатели качества плюс экономические показа- тели.
Если составляющие качества, выраженные соответственно в относительных или абсолютных величинах, представить в виде комплексного (обобщенного) показателя как числитель дроби, то стоимость (цена) продукции, формируемая на каждой стадии ее жизненного цикла, может быть отражена в знаменателе. Достижение наибольшей из всех приемлемых значений этой ве- личины, называемой интегральным показателем качества, характеризует выбор наиболее пред- почтительного (с экономической и технической точек зрения) варианта создаваемой машины.
Этот показатель чрезвычайно важен при выборе того или иного направления техниче- ского развития, создании новых машин, так как только совокупность технической и экономиче- ской оценок даёт представление о целесообразности принятого решения.
2.5. Системотехника при проектировании сложных технических систем
Системотехника – это особая деятельность по созданию сложных технических систем, и в этом смысле она является прежде всего современным видом инженерной, технической деятельности, но в то же время включает в себя особую научную деятельность, поскольку в ней осуществля- ется также и выработка новых знаний. Таким образом, в системотехнике научное знание

Системный анализ и принятие решений Макаров Л.М.
25 проходит полный цикл функционирования – от его получения до использования в инженерной практике.
Инженер-системотехник должен сочетать в себе талант ученого, конструктора и менеджера, уметь объединять специалистов различного профиля для совместной работы. Для этого ему необходимо разбираться во многих специальных вопросах. В силу сказанного перечень изучае- мых в вузах США будущим системотехником дисциплин производит впечатление своим разно- образным и многоплановым содержанием: общая теория систем, практически все разделы выс- шей математики, линейное, нелинейное и динамическое программирование, теория регулирова- ния, методы моделирования и оптимизации, методология проектирования систем, вычислитель- ная техника, биологические и социально-экономические, экологические и информационно-вы- числительные системы, прогнозирование, исследование операций и тому подобное.
Из этого перечня видно, насколько широка подготовка современного инженера-системотех- ника. Однако главное для него – научиться применять все полученные знания для решения двух основных системотехнических задач: интеграция частей сложной системы в единое целое и управление процессом создания этой системы. Поэтому в этом списке внушительное место уде- ляется системным и кибернетическим дисциплинам, позволяющим будущему инженеру овла- деть общими методами исследования и проектирования сложных технических систем независимо от их конкретной реализации и мате- риальной формы. Именно в этой области он является профессионалом-специалистом.
Системотехника является продуктом развития традиционной инженерной деятельности и про- ектирования, но качественно новым этапом, связанным с возрастанием сложности проектируе- мых технических систем, появлением новых прикладных дисциплин, выработкой системных принципов исследования и проектирования таких систем. Особое значение в ней приобретает деятельность, направленная на организацию, научно- техническую координацию и руководство всеми видами системотехнической деятельности (с одной стороны, проектирование компонентов, конструирование, отладка, разработка техноло- гии, а с другой, радиоэлектроника, химическая технология, инженерная экономика, разработка средств общения человека и машины и тому подобное), а также направленная на стыковку и интеграцию частей проектируемой системы в единое целое.
Именно последнее составляет ядро системотехники и определяет ее специфику и системный характер.
2.6. Системный подход в организации технической эксплуатации машин
Важнейшим фактором (направлением), обеспечивающим успешность функционирования лю- бой организации, предприятия или их структурных подразделений, в том числе эффективность технической эксплуатации машин и оборудования, является системный подход в организации административного управления, в организации и планировании любых работ, в частности, в ор- ганизации технической эксплуатации технологического оборудования.
Под технической эксплуатацией оборудования понимается поддержание его в технически ис- правном работоспособном состоянии и, прежде всего, его техническое обслуживание и ремонт.
Совершенствование технической эксплуатации – проблема техническая, экономическая, а также социальная. «Вклад» затрат на техническую эксплуатацию оборудования достигает деся- типроцентной доли с себестоимости продукции, что соизмеримо с относительной прибылью.
Социальная проблема связана с безопасной эксплуатацией оборудования. В связи с моральным старением и физической изношенностью оборудования затраты на техническую эксплуатацию