Основы проектирования и конструирования (стр. 34 из 53)
Учтены ли полностью все условия эксплуатации?
Не превышает ли температура закалки максимально допустимую температуру?
Достаточен ли запас прочности, чтобы противостоять местным концентрациям напряжений?
14. Исследование стандартного оборудования.
Имеются ли стандартные спецификации?
Можно ли использовать оборудование должным образом?
Проведены ли консультации с поставщиком?
Хорошо ли читается шильдик с инструкцией на оборудовании?
Возможен ли доступ к оборудованию после его установки?
15. Восстановление и ремонт.
Можно ли восстановить дорогостоящие детали при их износе или поломке?
Есть ли место для установки вкладышей с резьбой?
Можно ли подвергнуть повторной механической обработке дорогостоящие детали, чтобы подогнать их к дешевым деталям с заниженными или завышенными размерами?
16. Человеческие факторы.
Могут ли инструкции неправильно поняты?
Есть ли достаточно места для работы?
Используются ли токсичные материалы?
Требуются ли специальные навыки?
Осуществляются ли регулировки достаточно естественным и прочным образом?
17. Специальные электротехнические требования.
Могут ли ненадежный контакт или поломки, генерируемые одной системой, вызвать опасную активизацию другой?
Когда штекерные соединения разомкнуты, может ли в них накапливаться грязь или влага?
Достаточно ли хорошо закреплены провода и защищены ли они от перетирания?
Не могут ли быть повреждены провода при обслуживании?
Достаточно ли они защищены от активных жидкостей?
Требуется пайка?
18. Холод на земле или в воздухе.
Могут ли дифференциальные сжатия вызвать блокировку управления, например, топливной системой?
Не закроет ли лед вентиляционные отверстия?
Не может ли снег попасть в электрооборудование?
Достаточен ли размер трубопроводов маслосистемы?
Не будет ли в каких-нибудь трубопроводах скапливаться вода и превращаться в лед?
Не может ли лед блокировать систему управления?
19. Материалы.
Известна ли стоимость материала?
Легко ли он поддается ковке, литью, холодной обработке, сварке и т.д.?
Легко ли его достать?
Не стратегический ли это материал?
Каковы его механические свойства?
Какова теплоемкость?
Каковы антикоррозионные свойства? и т.п.
20. Сравнение с другими конструкциями.
Сравним ли данную конструкцию с существующими?
Легче ли данная конструкция?
Более ли она надежна?
Дешевле ли она? и т.д.
21. Соответствие современным требованиям.
Проверено ли, не изменились ли проектные требования и условия окружающей среды с того времени, когда началась работа над проектом?
Не появились ли новые информационные материалы?
Характер приведенных вопросов показывает, что в данном случае метод контрольных перечней применяется, когда основные проектные решения разработаны и осуществляется окончательная доводка конструкции.
Выше перечислены лишь наиболее употребительные методы поиска альтернатив. Более подробно эти и другие методы изложены в книге Дж. Джонса [30].
6.5. Системный подход и системный анализ
В соотношении двух терминов, вынесенных в заголовок, в настоящее время нет единства.
Некоторые авторы считают термины "системный подход" и "системный анализ" синонимами.
Ф.И. Перегудов и Ф.П. Тарасенко [1], рассматривают системный подход в качестве начального, предшествующего формализации задачи, этапа системного анализа, а сам системный анализ определяют как прикладную науку, нацеленную на выяснение причин реальных сложностей, возникших перед коллективом, занимающимся разрешением определенной сложной проблемы, и на выработку вариантов устранения этих сложностей.
По мнению И.В. Блауберга и Э.Г. Юдина [39] более общим понятием является, наоборот, системный подход, а системный, анализ связан с более частными, в том числе формализованными методами и процедурами.
Автор берет за основу эту последнюю концепцию с тем, чтобы сохранить преемственность терминологии с появившимся в последнее время кибернетическим подходом.
6.5.1. Определение системного подхода и системного анализа
Системный подход заключается в рассмотрении изучаемого объекта или процесса не только как самостоятельной системы, но и как элемента некоторой системы более высокого иерархического уровня, в прослеживании как можно большего числа связей, отборе существенных факторов и их оценке.
Суть системного подхода можно проиллюстрировать простым примером. Токарно-винторезный станок является системой. Но в то же время он является элементом технологической линии, производственного участка, цеха. Высшим достижением в области универсальных токарно-винторезных станков как системы является создание станков с числовым программным управлением, которые обеспечивают высокую производительность и качество выполнения работы. Однако, рассматривая этот станок как элемент системы более высокого иерархического уровня, нетрудно убедиться, что он будет эффективен только в условиях крупного современного производства, где экономически оправдано содержание программистов, наладчиков, операторов. В мелкой ремонтной мастерской, где достаточно иметь нередко всего один токарный станок, ЧПУ себя не окупит. Следовательно, специализация отечественного станкостроения только на выпуске станков с ЧПУ была бы ошибкой.
Основными принципами системного подхода являются принципы целостности, сложности и организованности.
Принцип целостности предполагает исследование некоторого конкретного объекта, частично обособленного от других объектов и имеющего специфические закономерности функционирования и развития. Вместе с тем при использовании этого принципа необходимо проанализировать связи исследуемого объекта с другими.
В соответствии с принципом сложности внутренние процессы объектов должны рассматриваться комплексной зависимости, как от внешних, так и от внутренних факторов.
Принцип организованности системного подхода основывается на результатах анализа структурной упорядоченности исследуемых объектов.
При разработке крупных технических проектов системный подход позволяет подчинить решение технических задач требованиям экономическим, социальным и т.д. Тем самым системный подход способствует усилению взаимосвязи технических и общественных наук.
Системный анализ представляет собою методологию исследования с помощью аппарата теории систем сложных и труднодоступных свойств объектов и явлений, которые в принципе невозможно исследовать непосредственным наблюдением объекта.
Методы системного анализа направлены на выдвижение различных вариантов решения задачи (альтернатив) при наличии некоторой неопределенности в условиях этой задачи. Здесь уместно отметить, что любая конструкторская задача всегда содержит неопределенность. В противном случае вместо оригинальной конструкции конструктор получит старое решение.
Выбор варианта решения осуществляется на основе научного исследования, личного опыта разработчик, его интуиции, с учетом технико-экономического обоснования каждой альтернативы.
Основной процедурой системного анализа является математическое моделирование. Поэтому применение системного анализа в технических науках сопровождается их математизацией.
Применение системного подхода и системного анализа в вопросах проектирование, создания, испытания и эксплуатации сложных систем называется системотехникой.
6.5.2. Различие, проектных решений при традиционном и системном подходах
Рассмотрим этот вопрос на примере сернокислотного производства.
Процесс производства серной кислоты обычно включает следующие основные этапы:
сжигание серного колчедана (пирита) в печи с образованием дымовых газов с содержанием около 12% SO2;
окисление диоксида серы SO2 в контактном аппарате по реакции
; (6.13)абсорбция серного ангидрида SO3 слабой серкой кислотой с получением концентрированной кислоты.
Описанная схема имеет следующие серьезные недостатки.
Отходом первого этапа процесса является пиритный огарок, который содержит до 60% железа, но не мог быть использован в доменном производстве из-за содержания не выгоревшей до конца серы.
Неполное окисление диоксида серы, который остается в отходящих газах и наносит сильнейший вред природе, замедляя в десятки раз скорость фотолиза в растениях.
Необходимость строительства мощных газоочистных сооружений.
Системный подход, требующий анализа не только внутренних, но и внешних связей, заставляет еще в процессе разработки технологической схемы, придти к следующим результатам.
Движущей силой химического процесса является разность между равновесной и рабочей концентрациями продукта в реакционной массе. Продуктом стадии контактирования является серный ангидрид SO3. После стадии абсорбции его рабочая концентрация в газовой смеси уменьшается. Следовательно, если после абсорбции оставшуюся газовую смесь снова отправить на контактирование, то еще часть so2, превратится в SO3, который можно вновь абсорбировать. Так появилась схема производства серной кислоты с двойным контактированием и двойной абсорбцией.
Из уравнения реакции (6.13) видно, что в процессе контактирования из трех молей исходных газов образуются два моля продукта. В этом случае, согласно правилу Ле-Шателье, повышение рабочего давления в контактном аппарате приводит к сдвигу равновесия вправо, т.е. в сторону более полного окисления SO2 в SO3.
Следовательно, появилась вторая альтернатива-проведение процесса контактирования под избыточным давлением.
Обе названные альтернативы нашли применение в промышленности.
Внедрение в черной металлургии метода получения металла из окатышей позволило организовать извлечение из пиритного огарка железа, селена и некоторого количества серебра.