Етап 5. Вибір найефективніших технічних розв’язків

Операція 5.1. Визначення числа можливих технічних розв’язків

За формулою (2.1) число можливих комбінацій ТР, які можуть бути синтезовані на основі табл. 2.11 підраховується як N = 3·4·5·5 = 300.

Операція 5.2. Скорочення числа альтернативних варіантів в стовпцях і числа стовпців

Оскільки за умовою (2.2) N < 10 ⁴, скорочення альтернатив в стовпцях морфологічної таблиці проводити не потрібно.

Операція 5.3. Скорочення множини можливих варіантів технічних розв’язків шляхом усунення найгірших комбінацій альтернативних варіантів

Згідно із вказівками наведеної вище методики (див. розд. 2.2.5.3), будується табл. 2.12 утворення комбінацій з двох елементів, з якої усуваються всі найгірші комбінації – відповідні графи зачорнені.

Далі укладається табл. 2.13, з якої викреслюються найгірші комбінації з трьох елементів. Оскільки число допустимих комбінацій, що залишились в табл. 2.13, все ще занадто велике, для них проводиться додаткове порівняльне оцінювання. Малоефективні варіанти скорочуються (графи відмічені сірим кольором).

Будується остаточна таблиця 2.14, в якій спочатку викреслюються явно гірші комбінації (зачорнені). Варіанти, що залишились, порівнюються

Таблиця 2.11

Морфологічна таблиця варіантів ТР електроплитки

ф₀ - нагрівання води в ємності до кипіння	ф₂ - підтримання нагрі-вального елемента у певному положенні	ф₆ - підвищення кількості теплоти, що передається від нагрівального елемента до ємності з водою	ф₁ - зниження втрат теплоти від нагрівального елемента у навколишнє середовище
1	2	3	4
- спіраль	- теплоізлювальний вогнетривкий матеріал	- криволінійне дзеркало, що відбиває тепловий потік на дно ємності	- елемент значної маси із матеріалу з малою теплопровідністю
- металева пластина з високим електричним опором	- легка вогнетривка решітка з ізоляційного матеріалу	- ізольований нагрівальний елемент, від якого теплота передається стінкам ємності через матеріал з високою теплопровідністю	- дзеркало у вигляді легкого циліндричного вертикального кожуху навколо ємності і плитки для відбиття теплового випромінювання
- спіраль в балоні з інертним газом	- спіраль в жорстких трубках з ізоляційного матеріалу	- трубки між нагрівальним елементом та дном ємності	- теж саме з кришкою над ємністю
	- підвіска на ізольованих металевих гачках	- вертикальний циліндричний кожух навколо ємності і плитки, що забезпечує конвекційний обмін нагрітого повітря зі стінками ємності	- теж саме із зовнішньою тепловою ізоляцією дзеркального кожуху

Таблиця 2.12

Утворення та скорочення комбінацій з двох елементів

між собою за додатковими критеріями (надійність, трудомісткість виготовлення, вартість). Усунені при цьому варіанти відмічені сірим фоном.

Таблиця 2.13

Утворення та скорочення комбінацій з трьох елементів

Таблиця 2.14

Утворення та скорочення комбінацій з чотирьох елементів

№№
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11

Було прийнято до уваги, що відбивний кожух може одночасно виконувати функцію конвекційного кожуху (див. табл. 2.11).

Операція 5.4. Вибір найефективніших варіантів технічних розв’язків

Формально в трьох рядках табл. 2.14 залишилось десять варіантів ТР. Якщо у варіанті зробити легку знімну кришку, для того щоб користувач міг його перетворювати у варіант (див. табл. 2.11), то по суті розв’язок одночасно реалізує можливості і в рядках 1, 5 і 7 табл.2.14. Таким чином, для детальнішого пророблення пропонується три варіанти (див. табл. 2.14):

ТР1 =

ТР2 = (2.4)

ТР3 =

Операція 5.5. Виконання попередніх ескізів технічних розв’язків та їх опис

Схема отриманого ТР1 зображена на рис. 2.7. В даному варіанті ємність з водою 3 установлюється на несучому каркасі 4. Нагрівання здійснюється спіраллю 8, яка кріпиться на тонкій непровідній решітці 5. Частина теплоти, що випромінюється і йде від спіралі донизу, відбивається сферичним дзеркалом 7 і додатково затримується шаром з теплоізоляційного матеріалу 6. В додаток, для обмеження потоків теплоти, що йдуть від ємності в сторони і вверх, електроплитка оснащується легким металевим порожнім циліндром 1 із дзеркальною внутрішньою поверхнею. Зверху на циліндр вдягається кришка 2.

ТР2 відрізняється від ТР1 лише тим, що спіраль 8 розташовується у жорстких трубках з ізоляційного матеріалу (наприклад, кварцового скла), які замінюють собою решітку 5.

ТР3 відрізняється від ТР1 тим, що спіраль 8 підтримується металевими гачками, ізольовано закріпленими на стінках каркасу 4.

2.4. Варіанти індивідуальних практичних завдань з

морфологічного аналізу та синтезу технічних розв’язків

Скласти таблицю аналізу функцій та розробити поліпшену функціональну структуру технічного об’єкта:

1. Токарно-гвинторізний верстат.

2. Баштовий кран.

3. Екскаватор.

4. Двигун внутрішнього згоряння.

5. Двоелектродна електронна лампа-діод.

6. Електродвигун.

7. Промисловий робот.

8. Стрічковий конвеєр.

9. Автомобіль.

10. Вібробункер.

11. Електропіч опору.

12. Станція технічного обслуговування автомобілів.

13. Агрегатний верстат.

14. Кроковий транспортер.

15. Штампувальна машина.

Скласти морфологічну таблицю для технічного об’єкта:

16. Викрутка.

17. Колесо транспортного засобу.

18. Двері.

19. Авторучка.

20. Болт.

21. Підшипник.

22. Слюсарна ножівка.

23. Токарний різець.

24. Сидіння водія автомобіля.

25. Гайковий ключ.

26. Гідроциліндр.

27. Свердло.

28. Стілець.

29. Слюсарний верстат.

30. Черв’як.

3. Автоматизований синтез технічних розв’язків

3.1. Багаторівневі морфологічні таблиці

Розглядуваний метод автоматизованого синтезу відноситься до комп’ютерної групи методів ІТ [1] і призначений для розв’язання задач, пов’язаних із вибором найраціональніших варіантів ТР. В своїй основі він представляє собою подальший розвиток методу морфологічного аналізу та синтезу (див. розд. 2).

Суть методу полягає в тому, що інформацію про елементи прототипів або відомих ТО визначеного призначення, а також їх конструктивні ознаки представляють у вигляді І-АБО-дерева (І-АБО-графа). Утворюючи з ознак дерева можливі комбінації, отримуємо як відомі так і нові ТР, з яких необхідно обрати найефективніші. Таким чином, І-АБО-дерево – це багаторівнева морфологічна таблиця. Метод автоматизованого синтезу відрізняється від методу морфологічного аналізу та синтезу тим, що при його реалізації у задачу людини входить розробка ієрархічного дерева прототипів ТО, списку вимог до них, моделі оцінювання варіантів ТР, а також алгоритму програми аналізу та синтезу. На комп’ютер покладена функція вибору допустимих та найефективніших ТР, а також формування для них ієрархічного опису.

У порівнянні із методом морфологічного аналізу та синтезу метод автоматизованого синтезу має такі основні переваги:

- можливість здійснення автоматизованого аналізу та порівняння варіантів ТР з вибором серед них найкращих;

- можливості для автоматизованого опису ТР з будь-яким ступенем деталізації як у словесній формі, так і у вигляді КС.

Слід однак додати, що метод автоматизованого синтезу може ефективно застосовуватись для удосконалення визначеної і досить обмеженої множини ТО, які повинні відповідати таким вимогам:

- мати значне, важко оглядове навіть для фахівців число прототипів, яке, до цього ж продовжує постійно зростати, причому всі прототипи мало відрізняються один від одного за внутрішніми функціями та принципом дії і можуть розглядатись на одному загальному І-АБО-дереві;

- складатись з елементів, що зв’язані між собою невеликою кількістю функціональних, принципових або конструктивних впливів, що під час синтезу ТР полегшує комбінування альтернативними варіантами їх ознак (до подібних ТО відносяться розосереджені в просторі потокові технологічні лінії, енергетичні системи та мережі, металорізальні верстати, підйомно-транспортні пристрої, транспортні засоби і т.д.

У наступних розділах розглядаються етапи реалізації методу автоматизованого синтезу.

3.2. Метод автоматизованого синтезу

варіантів технічних розв’язків

Метод автоматизованого синтезу реалізується в чотири етапи.

3.2.1. Побудова І-АБО-дерева технічних розв’язків

Перший етап методу складається з чотирьох операцій.

3.2.1.1. Розділення технічних об’єктів на елементи

і визначення для них конструктивних ознак

Детальна методика розділення ТО на елементи представлена в І-й частині навчального посібника [1]. Виділеним елементам присвоюються по можливості загальноприйняті найменування.

Для полегшення виявлення конструктивних ознак вони розділені на 6 груп:

а) Ознаки, що визначають розташування елементів в просторі і відносно один одного. Для опису таких ознак використовують слова: попереду, в середині, збоку і т.д.

б) Ознаки, що характеризують впливи між елементами при виконанні ними внутрішніх функцій та зовнішньої функції ТО. Впливами можуть бути: шарнірні, різьбові та зварні з’єднання; зубчасті, пасові та ланцюгові передачі; гідролінії, електричні сигнали і т.д.

в) Ознаки геометричної форми елементів. Наприклад, квадратний поперечний переріз, сферична форма, стінка з ребрами жорсткості.

г) Ознаки матеріалу, що визначають його марку, основні властивості або параметри.

д) Ознаки решти експлуатаційних, технологічних, конструктивних, ергономічних, естетичних, економічних параметрів, параметрів зберігання та транспортування, планування та постачання, параметри відповідності правовим нормам та якості виготовлення ТО [1], а також співвідношень між ними.

е) Інші ознаки до яких відносяться фізичний принцип дії (п’єзоелектричний датчик), вид енергоносія (електроенергія, теплота згоряння рідкого палива), технологічний спосіб виготовлення (литий корпус) тощо.

3.2.1.2. Розробка ієрархічних дерев

прототипів технічних об’єктів

Побудова ієрархічного дерева ТО здійснюється у такій послідовності. На першому зверху рівні розташовують вершину з найменуванням самого прототипу ТО, на другому – вершини з найменуваннями його неподільних елементів, на третьому – вершини з описами конструктивних ознак елементів. У випадках, коли описи ознак є досить складними і довгими, можливо розділення їх на декілька вершин, при цьому додаткові вершини зображують на четвертому, п’ятому і наступних, якщо це потрібно, рівнях.

На рис. 3.1 наведені спрощені бокові проекції прототипів легкового автомобіля: спортивного, масового, лімузину та джипу. На рис. 3.2 – 3.5 представлені ієрархічні дерева вказаних прототипів.

Слід мати на увазі, що вершини всіх елементів кожного окремого прототипу, а також вершини їх конструктивних ознак об’єднуються у вузлах І-типу (вони на деревах показані зачорненими крапками). Це означає, що всі елементи та ознаки ієрархічного дерева (яке називають також І-деревом) є обов’язковими (безальтернативними) для даного вихідного прототипу ТО.

3.2.1.3. Об’єднання І-дерев технічних

об’єктів в загальне І-АБО-дерево

Розроблені окремі І-дерева вихідних прототипів ТО необхідно об’єднати в загальне І-АБО-дерево варіантів ТР, яке окрім вершин обов’язкових елементів та ознак, що сходяться у вузлах І-типу, містить вершини їх альтернативних варіантів, взяті з окремих дерев прототипів і об’єднані в АБО-вузлах.

Побудова загального І-АБО-дерева здійснюється у такому порядку.

а) Всю множину відібраних ТО, для яких побудовані І-дерева, розбивають на декілька підмножин ТО, що мають близькі ФС, ПС та КС (в прикладі із легковими автомобілями будемо вважати, що всі розглядувані прототипи відносяться до одної підмножини).

б) Для кожної підмножини ТО будується своє І-АБО-дерево. З цією метою, на другому зверху рівні (на першому рівні знаходиться вершина із загальним найменуванням всіх ТО підмножин), а якщо потрібно, то і на нижніх додаткових рівнях, - розташовуються вершини з найменуваннями елементів всіх прототипів. При цьому вершини аналогічних або близьких за призначенням та конструкцією елементів різних ТО зображуються на дереві один раз (для них підбирається загальне найменування), вершини ж елементів з аналогічною функцію але суттєвими принциповими або конструктивними відмінами, об’єднуються у АБО-вузлах, які позначаються на загальному дереві порожніми крапками. Під рівнем або рівнями з вершинами елементів розташовуються вершини з описами конструктивних ознак, які також можуть сходитись у І-вузлах (якщо вони є обов’язковими для всіх прототипів) або в АБО-вузлах (у випадку, якщо вони представляють альтернативні варіанти одної і тої самої ознаки). При цьому слід звертати увагу на недопустимість повторного зображення вершин з описами по суті аналогічних ознак, які лише незначно відрізняються за формою. В таких випадках, знов таки, підбирається один загальний опис.

На рис. 3.6 наведений фрагмент загального І-АБО-дерева для прототипів легкового автомобіля, побудованого на основі І-дерев прототипів (див. рис. 3.2 – 3.5).

в) І-АБО-дерева побудовані для окремих підмножин об’єднують у одне загальне І-АБО-дерево ТР. При цьому з метою зменшення розмірів дерева, скорочення часу на реалізацію наступних етапів методу, а також виключення можливості повторного синтезу аналогічних ТР, слід, як і при

виконанні попереднього пункту звернути увагу на використання стандартизованої та уніфікованої термінології.

Якщо загальне дерево об’єднує десятки і сотні окремих І-дерев прототипів, рекомендується створити термінологічний словник, який допоможе в його укладанні і розвитку, а також сприятиме підвищенню грамотності опису ТР. При укладанні словника слід користуватись рубриками покажчиків класів винаходів, енциклопедіями, технічними словниками, стандартами на термінологію і т.п. Словник краще оформлювати у вигляді таблиці, що складається з чотирьох стовпців під заголовками:

- найменування елементів (вузлів, деталей);

- описи функцій елементів;

- конструктивні ознаки елементів;

- ескізи елементів (дані ескізи значно полегшують перегляд і читання зального дерева, а також служать вихідною графічною інформацією при подальшому автоматизованому укладанні складальних креслень синтезованих ТР).

3.2.1.4. Розширення множини можливих

технічних розв’язків

Загальне І-АБО-дерево є засобом компактного збереження інформації щодо аналізованої множини ТО, включаючи і принципово нові ТР, які можуть бути отримані шляхом комбінування елементами та їх конструктивними ознаками. Однак, як показує досвід, І-АБО-дерево побудоване лише на основі відомих прототипів ТО, у більшості випадків містить мало патентоспроможних ТР, тому рекомендується розширити та доповнити його додатковими елементами та конструктивними ознаками. Таке розширення та доповнення ведеться, по-перше, шляхом вивчення останніх патентів та авторських свідоцтв на ТО аналогічного призначення, а, по-друге, за допомогою евристичних методів ІТ [2].

На рис. 3.7 представлений фрагмент загального І-АБО-дерева легкового автомобіля, одна з груп альтернативних варіантів якого пов’язана із матеріалами, що використовуються для виготовлення елементів кузова, доповнена вершиною „титанові сплави” (можливо також введення вершини „алюмінієві сплави”). Крім цього, додатково введені варіанти: „надувні подушки безпеки”, „бортовий комп’ютер”, „регулювання положення керма”. Множину конструктивних ознак двигуна карбюраторного типу можна розширити альтернативами „форкамерно-смолоскипове-„ та „електронне запалювання”, а дизеля – „передкамери та іскрове запалювання”. Доцільно додати і альтернативи щодо типу кузова (кабріолет) та двигуна (газотурбінний, двигун Стірлінга, парова машина, електродвигун, маховиковий двигун й інші).

Після розширення та доповнення загального І-АБО-дерева необхідно перевірити правильність його побудови. При цьому виходять з умови, що загальне дерево повинно містити описи всіх прототипів ТО, які послужили

його основою. Для перевірки, один з таких описів пробують синтезувати шляхом послідовного (від верхнього до нижнього рівня) об’єднання відповідних елементів і конструктивних ознак в І-вузлах, та викреслювання зайвих альтернативних варіантів у вузлах АБО-типу.

3.2.2. Укладання списку вимог

На другому етапі розробляється список вимог до синтезованих ТР, який, аналогічно загальному І-АБО-дереву, являє собою блок інформації, необхідної для розв’язання задачі ІТ методом автоматизованого синтезу. Список вимог повинен відповідати всій множині ТО, представлених на загальному дереві, тобто - містити ТЗ на розробку будь-якого з прототипів.

Вимоги загального списку тісно пов’язані із параметрами ТО – функціональними, експлуатаційними, конструктивними, технологічними, економічними, ергономічними, естетичними, параметрами зберігання та транспортування, постачання та планування, відповідності правовим нормам та якості виготовлення [1]. Всі вимоги доцільно розділити на дві групи:

- основні вимоги, виконання яких забезпечує функціонування ТО (вимоги, пов’язані із функціональними параметрами);

- додаткові вимоги, – пов’язані із параметрами інших категорій.

Обов’язкові вимоги дозволяють відібрати допустимі ТР, додаткові – визначити серед допустимих варіантів найкращі.

Слід однак відмітити, що межа між основними та додатковими вимогами є досить умовною, оскільки одна і та ж сама вимога при різних умовах використання ТО може відноситись як до перших, так і до других.

Загальний список вимог оформлюється у вигляді таблиці (в табл. 3.1 представлені вимоги для легкових автомобілів), яка містить стовпці з порядковими номерами та формулюваннями вимог, а також кількісні або якісні параметри, що їх характеризують. Формулювання слід подавати коротко і чітко, з максимально широким використанням стандартизованої та уніфікованої термінології. У верхній частині таблиці звичайно розташовуються основні вимоги, у нижній – додаткові.

При формуванні окремого ТЗ список вимог у математичній формі можна записати таким чином

Вм_і = І₁(а _k ), І₂(а _l ),…, І _n (а _m ), (3.1)

де І₁, І₂,..., І _n – формулювання вимог; k, l, ..., m – номери діапазонів значень або варіантів параметрів, що характеризують вимоги.

При укладанні списку вимог рекомендується користуватись державними стандартами, технічними умовами, технічними завданнями на розробку, актами випробовувань та експлуатації, патентами та авторськими свідоцтвами на ТО, що мають аналогічне або близьке призначення.

Оскільки трудомісткість виконання наступного етапу (див. розд.3.2.3) в значній мірі залежить від числа вимог у загальному списку, рекомендується обмежити їх число і не включати до списку ті додаткові вимоги, що не роблять суттєвого впливу на вибір найкращих ТР і можуть бути легко забезпечені при подальшому конструктивному проробленні.

Таблиця 3.1

Список вимог для прототипів ТО „Легковий автомобіль”

№	Вимоги	Параметри вимог
1	Максимальна швидкість	120 км/год 180 км/год 220 км/год 320 км/год
2	Загальна маса	1 т 1,5 т 1,8 т 2 т 2,5 т
3	Потужність двигуна	80 к.с. 100 к.с. 200 к.с. 300 к.с.
4	Ступінь стиску двигуна	1:8 1:10 1:12
5	Витрати пального на 100 км шляху по міському циклу	5 7 10 15
6	Пробіг до першого капітального ремонту	100000 км 500000 км 1000000 км
7	Число пасажирських місць	3 4 5 7
8	Колір кузова	Білий Синій Червоний

3.2.3. Розробка моделі оцінювання технічних розв’язків

На третьому етапі на основі І-АБО-дерева і загального списку вимог розробляється модель оцінювання синтезованих ТР, яка дозволяє проводити автоматизоване порівняння варіантів ТР і обирати серед них допустимі та найефективніші.

У модель оцінювання входять значення параметрів І-вузлів загального дерева та таблиці сумісності його вершин.

Значення параметрів І-вузлів порівнюються зі значеннями або варіантами відповідних параметрів списку вимог. Обчислюються вони через аналогічні параметри вершин, що сходяться у даному вузлі. Розрахунок ведеться за одною з п’яти згорток (формул).

1. Згортка СУМА використовується у тих випадках, коли параметр І-вузла визначається як сума відповідних параметрів вершин, що в ньому об’єднуються. У математичній формі згортка записується як

СУМА П_І = (3.2)

де п₁, п₂, ..., п _n – параметри об’єднуваних вершин. Прикладами параметрів, для яких застосовується згортка даного типу є: маса, загальний об’єм, трудомісткість і т.д.

2. Згортки МАКСИМУМ (МІНІМУМ) застосовуються у випадках, коли параметру І-вузла присвоюється значення, що є максимальним (мінімальним) серед значень відповідних параметрів всіх об’єднуваних вершин. Математичні формули згорток мають вигляд

МАКСИМУМ П_І = max : п₁, п₂, ..., п _n . (3.3)

МІНІМУМ П_І = min : п₁, п₂, ..., п _n . (3.4)

За формулою (3.3) визначається, наприклад, ймовірність відмови вузла машини (як максимальне значення серед значень ймовірностей відмов всіх деталей, з яких складається даний вузол). Формулою (3.4) слід скористатись для визначення, наприклад, продуктивності автоматичної лінії (відповідає мінімальній величині серед величин продуктивності всіх послідовно об’єднаних одиниць технологічного обладнання, що входить до складу лінії).

3. Згортка СРВЗВ – середньозважене – використовується у тих випадках, коли значення параметра І-вузла обчислюється через зважені значення параметрів об’єднуваних вершин, тобто, коли ступені залежності параметра І-вузла від параметрів вершин помітно відрізняються. Відповідна формула записується таким чином

СРВЗВ П_і = (3.5)

де k _в1, k _в2,..., k _в. _n - вагові коефіцієнти параметрів п₁, п₂, ..., п _n об’єднуваних вершин.

Згортка СРВЗВ застосовується, наприклад, для розрахунку довговічності кузова автомобіля, яка в різному ступені залежить від довговічності його складових елементів, якісних та кількісних параметрів з’єднань, значень навантажень під час експлуатації, інтенсивності негативних впливів з боку НС, своєчасності та якості технічного обслуговування та ремонту і т.д.

4. Згортка КЛАС – класифікаційна – використовується для визначення якісних параметрів І-вершини (кольору, форми, матеріалу і т.д.), виходячи із варіантів даних параметрів, що мають об’єднувані вершини, а також їх вагового впливу:

КЛАС П_і = п_і: п₁, п₂, ..., п _n. (3.6)

Так, наприклад, якщо 80% зовнішньої поверхні сидіння легкового автомобіля складається зі шкіряних елементів, то і все сидіння ми можемо назвати шкіряним, а якщо корпус автомобіля зовні має синій колір, то і автомобіль в цілому також синій.

У моделі оцінювання необхідно вказати номери І-вузлів, типи згорток для розрахунку параметрів кожного з вузлів, а також значення відповідних параметрів зі списку вимог, з якими вони будуть порівнюватись.

Таблиці сумісності, що також входять до моделі оцінювання, призначені для виявлення елементів та конструктивних ознак, які не можуть бути поєднані у тому чи іншому варіанті ТР. Зокрема, можлива несумісність за геометричною формою (вал зі шліцами не може передавати обертальний момент зубчастому колесу, у посадочному отворі якого не виконані шліцеві пази), за розмірами (недостатньо широкий шпонковий паз для установки в ньому шпонки визначеної ширини), за типами та марками матеріалів (в ряді випадків для попередження прискореного зносу не рекомендується з’єднувати стальні та пластмасові деталі), за видом енергії, що використовується (постійний і змінний струми) і т.д.

Для заповнення таблиць сумісності необхідно переглядати і аналізувати об’єднувані вершини всіх можливих пар АБО-вузлів. Результати аналізу подаються за формою табл. 3.2, в якій П_АБО11, П_АБО12,..., П_АБО. _m _. _n - параметри сумісності вершин пари АБО-вузлів, позначених А і В; m i n - число об’єднуваних вершин відповідно вузла А і В. Значення П_АБО.і. _j визначається за формулою

П_АБО.і. _j = { 1, якщо А_і і В _j сумісні; 0, якщо А_і і В _j несумісні}. (3.7)

Значення параметрів сумісності для деяких вершин вузлів „тип двигуна” та „тип запалювання” І-АБО-дерева легкового автомобіля наведені в табл. 3.3.

Таблиця 3.2

Форма таблиці сумісності

Об’єднувані вершини вузла А	Об’єднувані вершини вузла В
Об’єднувані вершини вузла А	B ₁	B ₂	...	B_n
A₁	П_АБО11	П_АБО1 ₂	П_АБО1 _j	П_АБО1 _n
A₂	П_АБО ₂ ₁	П_АБО ₂₂	П_АБО _2j	П_АБО _2n
…	П_АБО _.i1	П_АБО _.i2	П_АБО _.i.j	П_АБО _.i.n
A_m	П_АБО _.m1	П_АБО _.m2	П_АБО _.m.j	П_АБО _.m.n

Таблиця 3.3

Фрагмент таблиці сумісності вершин пари АБО-вузлів загального дерева ТР легкового автомобіля

Тип запалювання	Тип двигуна
Тип запалювання	карбюраторний	дизель	газотурбінний
Електронне	1	0	0
Форкамерно-смолоскипове	1	0	0
Іскрове з передкамерами	0	1	0
Запуск за допомогою допоміжного дизеля	0	0	1

3.2.4. Укладання алгоритму програми пошуку

ефективних технічних розв’язків на І-АБО-дереві

Загальна послідовність пошуку на І-АБО-дереві найефективніших варіантів ТР має такий вигляд: спочатку на дереві видаляються вершини, які заздалегідь не задовольняють ТЗ на шуканий ТР, а також умовам сумісності із іншими вершинами, далі за допомогою дерева, що відповідає вказаним вимогам та умовам синтезують допустимі та ефективні ТР.

Алгоритм програми пошуку ефективних ТР містить такі кроки.

Крок 1

Проводиться порівняння параметрів І-вузлів загального дерева та відповідних основних параметрів списку вимог. У випадках недопустимих відхилень від заданих значень невідповідні вузли разом зі всіма об’єднуваними вершинами, позначаються як тимчасово видалені і підлягають (якщо це доцільно) додатковому проробленню з удосконаленням елементів та корегуванням їх конструктивних ознак. Якщо і після корегувань та удосконалень параметри І-вузла не відповідають заданим він остаточно замінюється або видаляється з дерева.

Крок 2

Несумісні вершини в таблицях сумісності разом із АБО-вузлами, до яких вони відносяться, позначаються як тимчасово видалені. При наявності можливості та необхідності здійснюється їх корегування або заміна до виконання всіх умов сумісності.

Крок 3

З елементів та конструктивних ознак загального дерева синтезується перший варіант ТР, визначаються його параметри та проводиться їх порівняння із відповідними додатковими параметрами списку вимог. Варіант заноситься до списку допустимих ТР під номером 1. Далі формується другий варіант ТР і проводиться визначення та порівняння його параметрів із допустимими параметрами списку вимог. Якщо за результатами порівняння другий варіант виявиться ефективнішим ніж перший він займає місце останнього у списку допустимих ТР, тоді як перший варіант отримує номер 2. Описана послідовність синтезу та аналізу ТР реалізується до визначення порядкових номерів всіх варіантів у списку допустимих ТР.

Крок 4

Для найефективніших варіантів (наприклад, перших трьох в списку допустимих ТР) подається автоматизований опис у словесній формі та роздруковується конструкторська документація (складальне креслення, специфікації, деталювання).

3.3. Послідовність розв’язання задач автоматизованого

синтезу ефективних технічних розв’язків

Загальна послідовність розв’язання задач автоматизованого синтезу ТР показана на рис. 3.8.

Користувач за допомогою загального списку вимог, викликаного на дисплей монітора, формує ТЗ: список вимог до шуканого ефективного ТР з формулюваннями та відповідними параметрами, а також список у математичній формі (3.1).

Згідно із введеним завданням комп’ютер синтезує (знаходить на І-АБО-дереві) допустимі ТР і визначає їх число. Якщо дане число виявляється занадто великим, користувач посилює основні вимоги і тим самим зменшує множину допустимих ТР. В іншому випадку, при недостатніх кількості та оглядовості допустимих ТР, слід, навпаки, послабити окремі вимоги або усунути їх з ТЗ.

В результаті декількох описаних ітерацій отримують оптимальне (оглядове) число допустимих ТР, серед яких обирають найкращі.

3.4. Варіанти індивідуальних практичних завдань з

автоматизованого синтезу технічних розв’язків

Побудувати І-АБО-дерева для 3-х - 4-х прототипів технічного об’єкта:

1. Літак.

2. Стілець.

3. Велосипед.

4. Вантажний автомобіль.

5. Муфта.

6. Редуктор.

7. Болтове з’єднання.

8. Світильник.

9. Гідронасос.

10. Гідроциліндр.

11. Підшипник.

12. Трубопровід.

13. Корабель.

14. Стіл.

15. Ручка для писання.

17. Промисловий робот.

18. Токарний верстат.

19. Двигун внутрішнього згоряння.

20. Підйомний кран.

21. Електродвигун.

22. Стрічковий конвеєр.

23. Міст.

24. Викрутка.

25. Колесо транспортного засобу.

26. Двері.

27. Слюсарна ножівка.

28. Токарний різець.

29. Сидіння водія автомобіля.

30. Свердло.

Література

1. Севост’янов І.В. Теорія технічних систем. Навчальний посібник. Ч. І. – Вінниця: ВДТУ, 2003. – 124 с. Укр. мовою.

2. Половинкин А.И. Основы инженерного творечества. – М.: Машиностроение, 1988. – 368 с.: ил.

3. Альтшуллер Г.С. Алгоритм изобретения. – М.: Московский рабочий, 1973. – 296 с.

4. Альшуллер Г.С. Творчество как точная наука. – М.: Сов. радио, 1979. – 189 с.

5. Половинкин А.И. Методы инженерного творчества. Учеб. пособие. – Волгоград: ВолгПИ, 1984. – 364 с.

6. Трушкин В. Ошибка! Как ее предотвратить. – М.: Московский рабочий, 1971. – 264 с.

7. Марш П., Александер И., Барнетт П. и др. Не счесть у робота профессий: Пер с англ./ Под ред. В.С. Гурфинкеля. – М.: Мир, 1987. – 182 с., ил.

8. Металлорежущие системы машиностроительных производств: Учеб. пособие для студентов технических вузов/ О.В. Таратынов, Г.Г. Земсков, И.М. Баранчукова и др.; под ред. Г.Г. Земскова О.В. Таратынова. – М.: Высшая школа, 1988. – 464 с.

9. Обработка металлов резанием: Справочник технолога/ А.А.Панов, В.В. Аникин, Н.Г. Бойм и др.; Под общ. ред. А.А. Панова. – М.: Машиностроение, 1988. – 736 с.

10. Механика промышленных роботов: Учебное пособие для втузов: В 3 кн./ Под ред. К.В. Фролова, Е.И. Воробьева. Кн. 1: Кинематика и динамика/ Е.И. Воробьев, С.А. Попов, Г.И. Шевелева. – М.: Высш. шк., 1988. – 304 с.

11. Механика промышленных роботов: Учебное пособие для втузов: В 3 кн./ Под ред. К.В. Фролова, Е.И. Воробьева. Кн. 2: Расчет и проектирование механизмов/ Е.И. Воробьев, О.Д. Егоров, С.А. Попов. – М.: Высш. шк., 1988. – 367 с.

12. Воинов Б.С. Принципы поискового конструирования: Учеб. пособие. - Горький: ГГУ, 1982. – 75 с.

13. Каменев А.Ф. Технические системы: закономерности развития. – Л.: Машиностроение, 1985. – 216 с.

14. Кантор К.М. Красота и польза. – М.: Искусство, 1967. – 312 с.

15. Мелищенко Ю.С. Техника и закономерности ее развития. – Л.: Лениздат, 1970. – 246 с.

16. Одрин В.М., Кратавов С.С. Морфологический анализ систем. Киев: Наукова думка, 1977. – 183 с.

17. Половинкин А.И. Законы строения и развития техники/ Учебное пособие. – Волгоград: ВолгПИ, 1985. – 202 с.

18. Тринг М., Лейтауэйт Э. Как изобретать?/ Пер. с англ. М.: Мир, 1980. – 272 с.

19. Чус А.В., Данченко В.А. Основы технического творчества/ Учеб. пособие. Киев – Донецк: Вища школа, 1983. - 184 с.

20. Мюллер И. Эвристические методы в инженерных разработках/ Пер. с нем. М.: Радио и связь, 1984. - 144 с.

21. Автоматизация поискового конструирования/ Под ред. А.И. Половинкина. М.: Радио и связь, 1981. - 344 с.

22. Джонс Дж. К. Методы проектирования. /Пер. с англ. 2-е изд. М.: Мир, 1986. – 326 с.

23. Буш Г.Я. Методы технического творчества. Рига: Лиесма, 1972. – 94 с.

24. Методы поиска новых технических решений/ Под ред. А.И. Половинкина. - Йошкар-Ола: Маркнигоиздат, 1976. – 192 с.

25. Хубка В. Теория технических систем. Пер. с нем., М.: Мир, 1987. - 208 с.

26. Алгоритмы оптимизации проектных решений/ Под ред. А.И. Половинкина. М.: Энергия, 1976. – 264 с.

27. Борисов В.И. Общая методология конструирования машин. – М.: Машиностроение, 1978. – 120 с.

28. Ханзен Ф. Основы общей методики конструирования/ Пер. с нем. – Л.: Машиностроение, 1969. – 166 с.

Додаток

Питання поточного та підсумкового контролю

з лекційного курсу дисципліни „Теорія технічних систем”

Модуль 1

⇐ Предыдущая 1 2 3 45

Последнее изменение этой страницы: 2019-04-19; Просмотров: 185; Нарушение авторского права страницы