Призначення технічних об’єктів

Розглядаючи питання про призначення ТО, слід повернутись до загальної моделі СП (рис. 3.1). Як видно з моделі, ТО повинні реалізовувати заплановані цілеспрямовані впливи на об’єкти впливу ТП. ТО виконують численні функції, що служать для задоволення потреб людини. Раніше всі функції системи вже були поділені на зовнішні (Ф) та внутрішні (ф). Дана класифікація справедлива і для ТО. Ряд авторів зовнішню функцію називають цільовою [5] або телеологічною [14], внутрішню - відповідно технічною або дескриптивною.

Зовнішня функція знаходиться із внутрішньою функцією у відношенні мета – засіб. Важливо ще на початкових стадіях конструювання ТО правильно виділити дані відношення.

Призначенням технічного об’єкта є виконання ним заданої зовнішньої функції – досягнення певної мети, - яка реалізується при здійсненні елементами внутрішніх функцій (засіб).

 

Функціонування технічних об’єктів

В ТО при реалізації їх призначення використовуються різні фізико-технічні ефекти, наприклад, ефект важеля, гравітації, розширення при підвищенні температури, нагрівання провідника при протіканні через нього електричного струму й багато інших.

Основою даних ефектів є перетворення різного типу та характеру протікання. Так, під час роботи зубчастої передачі змінюється частота і напрямок обертання, величина обертального моменту, температура елементів. В якості іншого прикладу можна розглянути функціонування люмінесцентної лампи: електричний струм при протіканні по нитці накалювання викликає її нагрівання, підвищення температури в оточуючому шарі окислів обумовлює утворення потоку електронів, що є причиною ультрафіолетового випромінювання ртуті, яке трансформується у люмінесцентному шарі у світлове випромінювання, завдяки чому реалізується заданий ТП – освітлення. Даний причинний ланцюг і подібні йому ланцюги з перетворенням наслідків (вихідних впливів технічних процесів, підпроцесів або операцій) у причини (вхідні впливи наступних технічних процесів, підпроцесів або операцій) характеризують функціонування технічного об’єкта.

Розглянуті відношення мета – засіб та причина – наслідок є найважливішими загальними ознаками ТО.

 

Структура технічних об’єктів

Створення ТО, а також виконання ним заданого призначення можливі лише при умові дотримання певних вимог виготовлення та складання всіх необхідних елементів ТО із забезпеченням заданих впливів як під час бездіяльності ТО так і при його функціонуванні. Аналіз структури ТО приводить до сукупності елементів різного рівня складності, пов’язаних впливами матеріального, енергетичного або інформаційного характеру. Подібний метод аналізу зрозумілий більшості людей, оскільки практично кожен колись намагався самостійно виконати ремонт водопровідного крана або електричного вимикача і був вимушений розібрати ремонтований ТО. За аналогією зі структурою системи структуру (Стр) технічного об’єкта можна визначити як  об’єднання  множини елементів   Е = {е₁, е₂,..., е _n}   та  множини  впливів  між  ними   В = {в₁, в₂,..., в _m}:   Стр = {Е, В}. Залежно від стадії створення ТО його структура може бути представлена функціональними, принциповими або конструктивними елементами різного рівня складності (див. даний розділ нижче). Наприклад, на етапі конструювання вона описується складальним кресленням та специфікацією.

 

Стани технічних об’єктів

Протягом всього терміну існування, починаючі від розробки і до ліквідації технічний об’єкт проходить ряд типових станів (Сн), які визначаються його параметрами. Для правильного опису ТО в той чи інший момент циклу життя необхідно обов’язково вказати його Сн, який дозволяє установити склад СП. В табл. 5.1. дані назви та характеристики основних станів ТО.

 

Таблиця 5.1

Стани ТО

Найменування Сн	Характеристика Сн
1. Розробка	Багатоваріантний аналіз, попередні дослідження, розробка схем, моделювання, теоретичні дослідження, розрахунки, підготовка конструкторської документації
2. Виготовлення	Підготовка виробництва, виготовлення та контроль складових елементів
3. Монтаж	Складання ТО, попередня перевірка
4. Демонтаж	Розбирання на складові елементи для технічного обслуговування, ремонту, транспортування, консервації, або ліквідації
5. Випробовування	Перевірка ТО на робочих та граничних режимах, визначення фактичних параметрів, порівняння їх із заданими, визначення заходів з удосконалення ТО
6. Зберігання	Консервація та відправка на склад
7. Транспортування	Зміна місцеположення для передачі від виробника споживачу, проведення ремонту або ліквідації
8. Експлуатація	Використання за основним призначенням
9. Простій	Перерви у використанні, обумовлені проведенням заходів з технічного обслуговування і ремонту, або відсутністю елементів ТО, що потрібні для його нормальної експлуатації
10. Зміна призначення або ліквідація	Використання ТО в якості макету або виставочного експонату; розділення у брухт

 

5.2. Загальна модель технічних об’єктів

Загальна модель ТО (рис. 5.1) може бути створена на основі моделі СП (див. рис. 3.1) та моделі ТП (див. рис. 4.1). Як елемент системи перетворень ТО пов’язаний: із об’єктом впливу (призначення ТО реалізується за рахунок впливів на об’єкт, в  результаті  чого  змінюється  його стан   (Сн_вх → Сн_вих); із людьми (у виробничому процесі до множини  (S Л можуть відноситись робітники, наладчики, майстри); із технічними процесамита іншими технічними об’єктами; із навколишнім середовищем. Впливи між елементами ТО являють собою потоки матерії (М), енергії (Ен) або інформації (І) і можуть мати бажаний або небажаний характер (побічні впливи - в_з.п.вих).

5.3. Моделі конкретних технічних об’єктів

В залежності від ступеня абстрактності (повноти) – числа ознак та параметрів, що враховуються – модель того чи іншого ТО може бути представлена у вигляді функціональної структури (ФС), принципової (ПС) або конструктивної (КС) схем. Дані моделі розробляються на відповідних стадіях створення ТО (див. розд. 10.1) і в загальному випадку визначають його призначення, функціонування структуру та стан.

Слід одразу сказати, що можливості символьного представлення ТО не вичерпуються трьома названими видами моделей. Теоретично їх може бути нескінченне число, однак саме ці три види використовуються для розв’язання конкретних інженерних задач з розробки та удосконалення ТО, для них визначені свої норми і стандарти. Моделі ієрархічно пов’язані між собою, що дозволяє чітко організувати процес проектування ТО, підвищити його продуктивність та результативність.

На рис. 5.2. наведений приклад трьох видів моделей слюсарних лещат.

Взаємозв’язок між моделями різних видів одного ТО можна легко установити, використовуючи відношення мета – засіб. З даної точки зору призначення ТО (як мета) забезпечується певною функціональною структурою (як засобом); дана функціональна структура (як мета) є основою множини принципових схем (засіб); кожна з принципових схем (мета) дозволяє розробити деяке число конструктивних схем (засіб), які, в свою чергу, служать робочим документом при підготовці проекту ТО.

Необхідно також додати, що при створенні тих чи інших ТО не завжди доцільно розробляти моделі всіх трьох видів. Вибір виду моделі здійснюється в кожному конкретному випадку виходячи із практичних міркувань, галузі, в якій буде використовуватись розроблюваний ТО та умов задачі

 

5.3.1. Функціональні структури технічних об’єктів

Функціональна структура визначає склад елементів технічного об’єкта і їх функціональний зв’язок (внутрішні функції, виконання яких забезпечує реалізацію заданої зовнішньої функції). ФС розробляється для стану експлуатації (робочого стану) ТО. Зображується ФС у вигляді орієнтованого графа, вершинами якого є найменування елементів ТО, а ребрами – функції елементів (див. рис. 5.2, а). Послідовність побудови ФС розглянута в даному розділі нижче.

У розд. 2 було установлено, що при виконанні внутрішніх функцій ТО у випадку відповідності фактичних умов навколишнього середовища та параметрів ТО заданим, буде реалізована і його зовнішня функція (Ф). Результатом цього є перехід об’єкта впливу із вхідного стану (Сн_вх = {п_1вх, п_2вх,..., п _n.вх}) у вихідний (Сн_вих = {п_1вих, п_2вих,..., п _n.вих}) із забезпеченням чітких співвідношень залежних вихідних величин від незалежних вхідних.

 

     Впливи між функціональними елементами технічних об’єктів

Вже на стадії розробки ФС необхідно наближено визначити параметри перетворень матеріальних, енергетичних або інформаційних потоків, які реалізуються при виконанні внутрішніх функцій ТО. Наприклад, при затисканні заготовки в слюсарних лещатах (див. рис. 5.2, а) фізична енергія руки людини – слюсаря (Л_з.б.1) перетворюється у енергію обертального руху рукоятки (е₃); разом з рукояткою обертається гвинт (е₂), в результаті чого енергія обертального руху переходить у поступальну енергію переміщення рухомої частини лещат (е₁) і губок (е₀). Останні передають зусилля фіксації заготовці (е_з.б.1) – перетворення кінетичної енергії руху у потенціальну енергію пружної деформації елементів ТО.