Технические объекты инженерной деятельности

Все существующие на сегодняшний день технические системы под­разделяются на два класса: технические объекты и технологические процессы. Техническим объектом принято считать созданное человеком устройство, предназначенное для удовлетворения определенной потребности и выпол­няющее для этого определенные функции. Так как потребности человека разнообразны и многочисленны, перечень функций, которые нужно выполнять для их удовлетворения, достаточно широк, поэтому и количе­ство технических объектов для их выполнения велико. Все многообразие тех­нических объектов, созданных человеком, можно разделить на три категории: ТО, предназначенные для преобразования вещества (материала), энергии, информации.

Технологический процесс – это способ, метод или программа преобра­зования вещества, энергии или информации из заданного начального состоя­ния в заданное конечное состояние с помощью соответствующих технических объектов.

Рассмотрим подробнее технические объекты. Для полной характеристи­ки конкретного технического объекта требуется его описание, включающее в себя следующие уровни информации:

1) целевое назначение ТО, потребность, удовлетворяемая данным ТО, функция, выполняемая им;

2) физическая операция, с помощью которой выполняется функция, т. е. превращение (переработка, преобразование) вещества, энергии, информации;

3) принципиальная схема ТО;

4) функциональная структура ТО (потоковая и конструктивная);

5) техническое решение, т. е. конструктивное выполнение основных элементов, их компоновка и взаимодействие;

6) рабочий проект ТО, т. е. комплект документов (чертежей и схем с указанием материалов, размеров, допусков и других технических требова­ний), необходимых для изготовления ТО.
В соответствии с уровнями технического описания ТО можно выделить
этапы в решении задачи создания конкретного нового технического объекта,
т. е. стадии научно-инженерной деятельности.

1. Осознание потребности и соответствующей функции, для выполнения которой требуется создание нового ТО, т. е. формулировка научно-техни-ческой идеи разработки нового ТО. Сюда входят качественное описание, установление основных количественных характеристик действия, условий и ограничений, которые будут использованы в новом ТО.

2. Выбор и обоснование физической операции превращения, преобразо­вания, переработки того или иного вещества, энергии или информации. Для этого используются физико-технические эффекты, а именно – законы механики, электродинамики, термодинамики, оптики, квантовой механики, ядерной физики и т. п.

3. Установление физического принципа действия на основе используемых физико-технических эффектов, разработка принципиальной схемы нового ТО.

4. Разработка функциональной структуры нового ТО – конструктивной и потоковой.

5. Выбор и обоснование технического решения (тип конструкции, ос- новные конструктивные элементы и их компоновка, материалы, рабочие тела, виды энергии и энергоносители и т. п.).

6. Разработка конкретного рабочего проекта нового ТО (сборочные чертежи и деталировка), на основании которого можно изготовить новый ТО на предприяти­ях.

Хотя все задачи, соответствующие перечисленным стадиям (уровням) инженерной деятельности, могут быть отнесены к творческим инженерным задачам, наиболее ярко выраженную принадлежность к таковым имеют последние из них (четвертая – шестая). Выделенные типы задач и последовательность их ре­шения имеют определенные идеализацию и условность, поскольку на практи­ке проектирование и конструирование идут итерационно с многочисленными возвратами, а решение смежных задач часто совмещается.

Задачи поиска и выбора проектно-конструкторских решений имеют од­но интересное свойство: с повышением уровня задачи (от типа 6 до типа 1) ее успешное решение дает больший технико-экономический эффект, вызывает более заметный технический прогресс в данной области и обеспечивает разра­ботку изделий с большим сроком морального старения. Так, например, решение шестой задачи (совершенствование рабочего проекта) обычно улучшает интересующие технико-экономические показатели изделий на 10 – 15 %, решение задачи 5 (выбор нового технического решения) – на 20 – 30 %, задачи 4 (примене­ние более совершенной функциональной структуры) – на 30 – 50 % (иногда в несколько раз). Еще более существенным оказывается изобретение новых тех­нических систем, основанных на применении новых принципов действия, использовании новых физических операций, физико-технических эффектов.

На фоне такого различия относительной значимости задач типов 1 – 6 весьма парадоксальными представляются следующие два факта:

несмотря на происходящую научно-техническую революцию в выс­шей технической школе, как и 100 лет назад, будущим инженерам дают теоретические знания и прививают навыки в основном только для решения задач типа 6 – разработка проекта;

существует богатая научно-методическая литература для решения задач 4 – 6 и практически нет ее по задачам типа 1 – 3.

Этим объясняются торможение научно-технического прогресса в стране и замедление использования результатов исследований, а также обосновывается необходимость развития творческой активности у будущих специалистов – инженеров и научных работников – еще на студенческой скамье.

Важные и сложные задачи решаются инженерами при реализации рабо­чих проектов новых технических систем, т. е. при их изготовлении. При этом разрабатываются технологические процессы изготовления деталей, узлов, блоков технической системы, ее сборки; выбираются и разрабатываются инструмент и технологическая оснастка; решаются задачи технологической подготовки и организации производственного процесса серийного выпуска новой техники, ее испытаний и контроля качества. На этом завершается создание нового тех­нического объекта.

Создание ТО является не единственной, а лишь начальной стадией его жизненного цикла, который включает в себя еще стадию активного использо­вания по функциональному назначению, а также стадию технического обслу­живания и ремонта. Научно-техническое обоснование и организация работ по эксплуатации, техническому обслуживанию и ремонту машин, оборудования и других ТО являются важнейшими сферами инженерной деятельности.

В период эксплуатации технических объектов решаются следующие творческие научно-инженерные задачи:

анализ конкретных условий эксплуатации для их учета при выборе режимов работы ТО;

изучение фактических режимов работы и интенсивности эксплуата­ции для их оптимизации;

разработка технико-экономических, технологических и организационных мер, направленных на повышение производительности ТО; уменьшение расхода всех видов ресурсов в эксплуатации ТО; снижение вредного воздействия на окружающую среду; обеспечение безопасности людей, в том числе обслуживающего персонала при работе ТО.

На стадии технического обслуживания и ремонта ТО наиболее важными видами научно-инженерных задач являются следующие:

анализ надежности ТО и его элементов в конкретных условиях экс­п- луатации с определением количественных показателей безотказно­сти, долго- вечности, ремонтопригодности и сохраняемости;

разработка (для новых ТО) и совершенствование (для эксплуатируе­мых ТО) системы технического обслуживания и ремонта;

оптимизация параметров ремонтного цикла ТО с учетом фактического уровня надежности, условий проводимой работы, интенсивности эксплуатации и требований безопасности и экологии для повышения технико-экономической эффективности;

разработка методов и технических средств диагностирования, настройки, испытаний и контроля качества ремонта ТО;

создание технологических процессов восстановления отказавших при эксплуатации и изношенных элементов ТО с целью увеличения ресурса и восстановления работоспособности и исправности ТО;

разработка и совершенствование системы материального и технического обеспечения технического обслуживания и ремонта ТО;

решение организационных и экономических вопросов для технического
обслуживания и ремонта.

Квалифицированное решение данных задач – определяющий показатель профессионализма и деловых качеств инженеров, специалистов, технических работников.

8. СТРУКТУРА, МЕХАНИЗМЫ И МЕТОДЫ

НАУЧНО-ПОЗНАВАТЕЛЬНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ