Поиск новых идей решения

На данном этапе необходимо найти новые идеи решения поочередно всех задач.

Устранение недостатка 1. С целью базирования и фиксации пакета заготовок для нарезания шипов можно применить:

1) стол с направляющей линейкой и прижимом, пакет прижимать к упору и разворачивать вручную;

2) то же, но вместо стола использовать трубу прямоугольного поперечного сечения;

3) из ЭП2– 3.1 и стандарта 1.1.1 следует, что нужно использовать для базирования и перемещения пакета имеющееся даровое поле – гравитационное.

Это можно сделать, если горизонтальное (традиционное) положение пакета при базировании и нарезании шипов заменить на вертикальное положение.

Используя стандарт 1.1.3, решаем, что стол или трубу следует закрепить на горизонтальном валу с целью разворота стола на 180( с помощью, например, пневмоцилиндра.

Устранение недостатка 2. Для смещения пакета заготовок вбок на половину шага зубчатых шипов можно предложить следующие варианты:

1) направляющую линейку стола смещать вбок между регулируемыми упорами пневмоцилиндром;

2) по стандарту 1.1.3, предлагается следующий вариант: если вал стола (трубы) снабдить парой винт-гайка, то при повороте вала на 180( стол сместится вбок на половину шага резьбы винта.

Устранение недостатка 3. Для снижения энергоемкости пресса можно применить ударную или вибрационную тормозную нагрузку. Предлагаются следующие варианты:

1) применить маховик с приводом, вращающийся навстречу подаче заготовок в пресс и кратковременно соприкасающийся с заготовками;

2) согласно стандарту 1.1.7 маховик должен соприкасаться с легкой промежуточной деталью, взаимодействующей с заготовками и выполненной из износостойкого материала.

Устранение недостатка 4: подавать заготовки в пресс непосредственно из пакета, расположенного горизонтально.

Итак, по задаче создано 8 вариантов разрешения технических противоречий. Проведем их анализ.

Из вариантов идей, попытаемся составить несколько вариантов проектных решений задачи. Цель этого этапа – составить как можно больше работоспособных вариантов системы.

При разработке вариантов проектных решений широко пользуются методом инверсии. В устройствах иногда бывает выгодно поменять узлы (детали) ролями, например, перемещаемый узел сделать неподвижным, ведущую деталь сделать ведомой. Целесообразно бывает инверсировать формы деталей, например, наружный конус заменить внутренним, выпуклую поверхность – вогнутой [48]. Каждый раз конструкция при этом приобретает новые свойства.

Вариант 1. Линия включает суппорт 1 с фрезой 2, столом 3 и устройством для нанесения клея. Над столом смонтирован вал 4, соединенный с кассетой 5 для заготовок в виде трубы прямоугольного поперечного сечения.

Пресс содержит подающие вальцы 6, тормозную колодку 7, взаимодействующую с заготовкой и расположенную между упорами, ограничивающими ее ход. Маховик 8 с приводом может кратковременно взаимодействовать с колодкой. Вал 4 имеет винтовую нарезку, взаимодействующую с гайкой. За прессом смонтировано пильное устройство 9.

При работе линии пачку заготовок немерной длины загружают в кассету. Заготовки падают на стол, и торцы их выравниваются. После этого заготовки зажимают прижимом. Включают суппорт, шипы нарезаются и смазываются клеем. Кассету с помощью вала поворачивают на 180о над столом, при этом винтовая нарезка вала смещает кассету вбок. Нарезают шипы на противоположных торцах заготовок. Кассету ставят в горизонтальное положение, и заготовки поштучно подают в пресс. Маховик ударной нагрузкой упрессовывает шипы. Образуется непрерывная склеенная лента, которую распиливают по длине пильным устройством 9.

Вариант 2. Решение отличается от варианта 1 тем, что заготовки вручную базируют по направляющей линейке и крепят на столе каретки, которую вручную перемещают относительно фрезы и клеенаносящих дисков. Стол с помощью эксцентриков может подниматься на половину шага шипов. После нарезания шипов заготовки вручную подают в пресс.

Вариант 3. Решение отличается от варианта 2 тем, что в прессе маховик кратковременно взаимодействует непосредственно с заготовкой.

Вариант 4. Решение отличается от варианта 2 тем, что стол каретки выполнен ступенчатым, причем одна ступенька выше другой на половину шага шипов.

Вариант 5. Решение отличается от варианта 4 тем, что стол выполнен плоским, но для поднятия пакета заготовок на половину шага шипов под пакет кладут прокладку.

Предложенные варианты представляют собою область допустимых решений.

Оценка вариантов и выбор решения

На этом этапе сначала уточняется область эффективных решений, а затем выбирается окончательный вариант решения задачи, рекомендуемый для дальнейшей конструкторской проработки.

Будем считать, что достижение удачного результата обеспечивают следующие критерии:

А1 – увеличение надежности работы линии;

А2 – снижение энергопотребления;

А3 –повышение уровня автоматизации;

А4 – точность и стабильность базирования;

А5 – простота и удобство наладки станка;

А6 – простота системы управления.

Варианты Yi и критерии Аj занесем в табл. 26 и произведем ранжирование вариантов.

1. Учебная дисциплина “Научно-техническое творчество” опирается на научную базу, которая складывалась годами. В книге неоднократно делаются ссылки на историю развития науки и техники. Исторически сложился язык науки, основные понятия и определения, методология.

Изучив и освоив общие сведения о научно-техническом творчестве, обучающийся сможет мыслить и обсуждать различные вопросы на языке науки.

2. Любое новое знание об объекте техники опирается на старое знание. Для получения нового знания исключительную роль приобретает информация. Потоки информации в современном мире настолько велики, что использовать их в полном объеме становится невозможно.

Для того, чтобы облегчить доступ к информации следует на стадии ее подготовки и поиска применять трудосберегающие технологии. Подобранная и обработанная информация должна использоваться многократно различными специалистами. Для этого информация должна быть систематизирована и представлена в виде структурных матриц, обобщенных графов и фактографических графиков.

Основное требование к информации – меньше текста и больше матриц, графов и графиков.

3. Большинство научных, технических, технологических, экологических и других проблем и задач невозможно решить без проведения измерений. Так как любые результаты измерений являются случайными величинами (из-за невозможности исключения ошибок измерения), то подход к ним должен основываться на методах математической статистики и теории вероятностей.

Случайные величины подчиняются законам распределения Гаусса, Пирсона, Стьюдента, Фишера.

Для оценки результатов измерения надо иметь представление об ошибках измерения: абсолютной и относительной, случайной и систематической. Надо освоить законы накопления ошибок.

Спецификой измерений в химии и химической технологии (и особенно при выполнении лабораторных работ) можно считать малое число, а иногда и отсутствие параллельных (повторных, кратных) измерений, что затрудняет оценку погрешностей, проведение анализа и выбор формы представления конечных результатов измерений.

4. Научное исследование часто выполняется путем проведения эксперимента. Эксперимент ставится на модели (экспериментальной установке) по определенному плану. Часто используют четыре типа планов: для применения корреляционного анализа, дисперсионного анализа, регрессионного анализа и для решения оптимизационных задач. Освоив указанные методики, читатель будет уверенно чувствовать себя при проведении и обсуждении научно-исследовательских работ

5. Результаты прикладных научных исследований используются при разработке технических объектов в качестве новых параметров, новых режимов работы устройства, новых компонентов вещества, новых принципов действия устройства.

6. Движущей силой процесса совершенствования технического объекта является обостренное техническое противоречие. Технических объектов без противоречий не бывает. При создании нового технического объекта устраняется обостренное противоречие, но одновременно с этим зарождается другое противоречие, которое пока не обостренное. Со временем это противоречие становится обостренным, тормозит желаемое функционирование объекта и его надо будет устранить.

7. Для разработки новых технических объектов разработаны различные методики. Известные методы технического творчества можно объединить по принципу их схожести в несколько групп: мозговой атаки, морфологического анализа, “контрольных вопросов”, методы эвристических приемов. Самая сильная группа методов относится к алгоритмам решения изобретательских задач, например, АРИЗ-85-В, а также к стандартам на решение изобретательских задач, разработанным Г.С. Альтшуллером.

Таким образом, для решения технических задач имеется достаточное количество методов. При этом первые четыре метода активизируют творческийпроцесс, а последние два помогают генерировать новые идеи. Для успешнойработы, особенно молодым специалистам, достаточно освоить 3…5 методов.

8. В процессе разработки нового технического объекта необходимо подготовить несколько вариантов решения задачи, а затем выбрать несколько (до 15) критериев, с помощью которых будет выбрано оптимальное решение.

Процесс разработки прогнозов называется прогнозированием. Под прогнозом понимается научно обоснованное суждение о возможных состояниях объекта в будущем, об альтернативных путях и сроках его существования. Прогнозирование управленческих решений наиболее тесно связано с планированием. План и прогноз представляют собой взаимодополняющие друг друга стадии планирования при определяющей роли плана как ведущего звена управления. Прогноз в системе управления является предплановой разработкой многовариантных моделей развития объекта управления. Сроки, объемы работ, числовые характеристики объекта и другие показатели в прогнозе носят вероятностный характер и обязательно предусматривают возможность внесения корректировок. В отличие от прогноза план содержит однозначно определенные сроки осуществления события и характеристики планируемого объекта. Для плановых разработок используется наиболее рациональный прогнозный вариант.

Целью прогнозирования управленческих решений является получение научно обоснованных вариантов тенденций развития показателей качества, элементов затрат и других показателей, используемых при разработке стратегических планов и проведении научно-исследовательских (НИР) и опытно-конструкторских работ (ОКР), а также в развитии всей системы менеджмента. Самым сложным в системе менеджмента является прогнозирование качества и затрат. Поэтому ниже в большей мере будет уделено внимание этим вопросам.

К основным задачам прогнозирования относятся:

• разработка прогноза рыночной потребности в каждом конкретном виде товара в соответствии с результатами маркетинговых исследований;

• выявление основных экономических, социальных и научно-технических тенденций, оказывающих влияние на потребность в тех или иных видах полезного эффекта;

• выбор показателей, оказывающих существенное влияние на величину полезного эффекта прогнозируемой продукции в условиях рынка;

• выбор метода прогнозирования и периода упреждения прогноза;

• прогнозирование показателей качества новой продукции во времени с учетом влияющих на них факторов;

прогноз организационно-технического уровня производства по стадиям жизненного цикла продукции;

• оптимизация прогнозных показателей качества по критерию максимального полезного эффекта при минимальных совокупных затратах за жизненный цикл продукции;

• обоснование экономической целесообразности разработки новой или повышения качества и эффективности выпускаемой продукции исходя из наличных ресурсов и приоритетов.

Под полезным эффектом от эксплуатации или потребления продукции понимается выполняемая ею работа или получаемая отдача за ее срок службы. При определении полезного эффекта всю продукцию можно разделить на:

• промышленную продукцию, полезный эффект которой характеризуется отдачей (сырье, материалы, смазочные материалы, топливо, значительное количество предметов народного потребления, пищевые продукты и т. д.);

• промышленную продукцию, полезный эффект которой выражается выполненной работой в единицу времени (станки, подъемно-транспортные средства, полиграфическое оборудование, нефтеаппаратура и т. д.).

При определении полезного эффекта следует брать только ту часть продукции, которую получает потребитель, исключая при этом его потери. Например, для нефтеаппаратуры полезным эффектом является количество конечной продукции, произведенной аппаратом за нормативный срок службы.

К основным принципам научно-технического прогнозирования относятся системность, комплектность, непрерывность, вариантность, адекватность и оптимальность.

Принципы системности требуют взаимоувязанности и соподчиненности прогнозов развития объектов прогнозирования и прогностического фона.

Принцип непрерывности требует корректировки прогноза по мере поступления новых данных об объекте прогнозирования или о прогнозном фоне. Корректировка прогнозов должна носить дискретный характер, причем оптимальные сроки обновления прогнозов могут быть выявлены только по результатам практического использования (ориентировочно два раза в пятилетку), т. е. результаты реализации прогнозов, уточнение потребностей, изменение тенденций развития объекта или прогнозного фона должны периодически поступать к разработчику прогноза.

Принцип адекватности прогноза объективным закономерностям характеризует не только процесс выявления, но и оценку устойчивых тенденций и взаимосвязей в развитии производства и создании теоретического аналога реальных экономических процессов с их полной и точной имитацией. Реализация принципа адекватности предполагает учет вероятностного характера реальных процессов господствующих тенденций и оценку вероятности реализации выявленной тенденции.

В результате оптимизации прогнозных значений полезного эффекта и затрат по критерию максимизации экономического эффекта из множества альтернативных вариантов должен быть выбран наилучший.

Основными источниками исходной информации для прогнозирования являются:

• статистическая, финансово-бухгалтерская и оперативная отчетность предприятий и организаций;

• научно-техническая документация по результатам выполнения НИОКР, включая обзоры, проспекты, каталоги и другую информацию по развитию науки и техники в стране и за рубежом;

• патентно-лицензионная документация.

Учитывая значительное дублирование информации, используемой при прогнозировании и планировании повышения качества и эффективности продукции, при проведении НИР и ОКР, разработке системы норм и нормативов, целесообразно использовать для этих целей единые базы данных, формируемые по принадлежности к объектам прогнозирования и планирования. В этом случае проблему информационного обеспечения научно-технического прогнозирования следует решать комплексно с развитием системы автоматизированного управления.

Использование информационной базы АСУ для решения задач научно-технического прогнозирования в значительной мере снижает объем трудозатрат на сбор и подготовку исходных данных, позволяет сконцентрировать усилия прогнозистов на содержательной части этого процесса.

По назначению и характеру функционирования вся информация делится на научно-техническую и технико-экономическую, справочно-нормативную, информацию прогнозной ситуации и информацию обратной связи.

Исходная информация включает данные, используемые в процессе выбора метода прогнозирования, создания методик и справочно-нормативных материалов. От полноты и достоверности этой группы информации зависят научная обоснованность применяемых методов прогнозирования, обоснованность и точность прогнозов.

Объем и состав справочно-нормативной информации зависит от степени дифференциации прогнозных расчетов.

Информацию прогнозной ситуации образуют данные, характеризующие цели прогноза и условия, в которых будет протекать развитие прогнозируемого объекта. Состав этой информации и ее объем также зависят от принятых методов прогнозирования, от степени дифференциации и требуемой точности прогнозных расчетов.

Информацию обратной связи составляют данные проведенных научно-технических прогнозов, данные об отклонениях фактического состояния объекта прогнозирования от прогнозных величин, а также об отклонениях фактического состояния прогнозного фонда от показателей, принятых при прогнозировании. Информация обратной связи позволяет оценить фактическую достоверность прогноза качества и выявить причины отклонений.