Порядок экспериментального анализа наноматериалов при заданной функции и прототипе

Данный тип наиболее часто возникающих научно-технических задач связан с необходимостью повышения уровня технических характеристик объекта с целью увеличения срока эксплуатации или расширения областей использования. Анализ содержит набор взаимосвязанных процедур, направленных на разработку улучшенной модификации объекта:

1. Составление списка требований к ТО (набор конкурентоспособных и реализуемых требований к способу реализации функций ТО);

2. Составление списка недостатков прототипа (выявление главного недостатка, устранение которого обеспечит получение новой улучшенной модификации ТО);

3. Построение вариантов функциональной структуры улучшенного ТО (исключение или изменение структуры элементов прототипа, введение новых элементов и т.д.) с использованием метода поиска эффективных решений на основе закона соответствия между функцией и структурой ТО;

4. Анализ альтернативных вариантов технических решений с позиций требований закона прогрессивной эволюции техники;

5.Выбор и обоснование параметров улучшенной модификации ТО.

В результате проведенного анализа находят набор параметров и их критериев, обеспечивающих изменение функциональной структуры ТО, корреляционно связанное с характером дефекта у прототипа, а из всех возможных путей реализуют в первую очередь тот, который дает необходимое или существенное устранение дефекта при минимальных производственных затратах.

 

Порядок экспериментального анализа наноматериалов при заданной функции

Данный тип научно-технических задач относится к задачам с известным выходом, когда необходимо разработать ТО для конкретной области применения (функции), используя существующий опыт поиска эффективных технических решений для данного класса ТО:

1. Составление списка требований к ТО (на уровне технического решения) для реализации заданной функции;

2. Поиск аналогов и выбор прототипа (использовать существующие в практике изделия на уровне лучших мировых образцов)

3. Составление списка недостатков прототипа (выявить все недостатки прототипа, которые могут быть устранены в новом изделии: показатели, не соответствующие сформулированной функции, факторы, снижающие эффективность или затрудняющие использование прототипа);

4. Выявление причин возникновения недостатков прототипа (устранить недостатки, исключив причины их возникновения);

5. Построение улучшенной функциональной структуры с использованием метода поиска эффективных решений на основе закона соответствия между функцией и структурой ТО;

6. Анализ функций вышестоящей по иерархии системы (анализируют возможности удовлетворения заданной функции путем внесения изменений в смежные объекты, входящие с рассматриваемым объектом в состав вышестоящей системы).

7. Выявление и анализ противоречий развития (проводят оценку возможных последствий, когда улучшение параметров основного функционального показателя ТО приводит к существенному ухудшению параметров одного или нескольких других важных показателей).

В результате проведенного анализа предлагается техническое решение, которое реализует выполнение заданной функции и не имеет недостатков, присущих прототипу.

 

Порядок экспериментального анализа при разработке новых

Наноматериалов

Структура обобщенного эвристического метода описания процесса поиска эффективного ТР состоит в поэтапном рассмотрении иерархически соподчиненных последовательных задач технологического проектирования. Каждый этап включает несколько процедур подготовки, получения и обработки информации.

Этап 1. Предварительная постановка задачи

1.1 Формулировка функции нового ТО на качественном и количественном уровнях;

1.2 Выбор существующих ТО, в наибольшей степени удовлетворяющих сформулированную функцию. Составление списка недостатков выбранных ТО;

1.3 Предварительная формулировка задачи. Возможно два направления:

усовершенствовать существующие ТО,

разработать принципиально новый ТО, удовлетворяющий количественному описанию функции.

Этап 2. Изучение и анализ задачи.

2.1 Выявление тенденций и основных факторов, решающим образом влияющих на развитие рассматриваемого класса ТО, путем патентных исследований;

2.2 Выделение главных недостатков и причин их возникновения, устранение которых можно считать целью поставленной задачи. Оценка технической и технологической осуществимости поставленной задачи;

2.3 Построение вышестоящей иерархической системы и установление функциональных взаимосвязей разрабатываемого объекта со смежными объектами системы. Оценка эффективности решения поставленной задачи путем внесения изменений в смежные объекты в составе вышестоящей системы;

2.4 Описание параметров идеального технического решения для рассматриваемого класса ТО.

Этап 3. Разработка технических требований.

3.1 Составление списка требований к существующим и разрабатываемому ТО;

3.2 Выделение главных требований к разрабатываемому ТО и требований, которые заведомо нельзя изменять при решении задачи;

3.3 Выявление противоречий развития, когда предлагаемые пути улучшения главных показателей приводят к нежелательным изменениям других показателей разрабатываемого и взаимосвязанных с ним ТО, окружающей среды и человека.

Этап 4. Поиск технических решений и принципов их реализации.

4.1 Анализ путей преобразования в искомое ТР аналогичных решений в данном классе ТО, в ведущем классе ТО, лучших мировых образцов;

4.2 Оценка возможности изменения элементов вышестоящей по иерархии системы для устранения причин возникновения недостатков прототипа;

4.3 Разработка новых принципов реализации ТО и его элементов.

Этап 5. Выбор наилучших ТР.

5.1 Анализ разработанных ТР по критерию технологических возможностей;

5.2 Оценка выбранных ТР по полноте реализации сформулированной функции, главных целей и требований, полноты устранения противоречий развития;

5.3 Проведение экспериментальной проверки наилучших ТР. Оценка эффективности и областей практического применения.

Результаты последовательного решения задач технологического проектирования формулируют в виде списка иерархически взаимосвязанных технических требований, что составляет основу технического задания на разработку проектно-технологической и нормативной документации и отражено в порядке построения и содержании разделов стандартов на продукцию и методы испытаний.

 

Заключение

Системное решение технико-экономических проблем с использованием методов функционального анализа путей поиска новых проектно-технологических решений направлено на разработку технологий производства конкурентоспособных объектов техники, превосходящих мировой уровень и обеспечивающих заданные темпы научно-технического развития.

Эффективный способ поиска наилучших проектно-технологических решений базируется на совместном использовании набора взаимоусиливающих методов анализа научно-технических задач. Предлагаемый вариант технического решения целесообразно оценить на соответствие закономерностям развития данного класса техники. Перспектив расширения многофункциональности разработанных объектов с точки зрения закона соответствия между функцией и структурой ТО; уровня исчерпания возможностей структуры нового ТО с точки зрения закона прогрессивной эволюции.

Современный уровень системного анализа техники состоит в создании и использовании автоматизированных банков инженерных знаний на базе компьютерного обеспечения. В основе структуры информационного обеспечения методов поискового проектирования лежит методология системного иерархического выбора глобально-оптимальных проектно-технологических решений: сначала синтезируют оптимальную функциональную структуру объекта, для которой находят наиболее эффективный принцип реализации, и на их основе разрабатывают рациональное техническое решение с последующим моделированием и оптимизацией его параметров. При достаточно полном информационном наполнении методология функционального анализа обеспечивает разработку технологий и изделий, превосходящих мировой уровень.

Л итература

1. Ларичев, О.И. Теория и методы принятия решений, а также Хроника событий в Волшебных странах: учебник для вузов / О.И. Ларичев.- 3-е изд., перераб. и доп.- М.: Физматкнига; ЛОГОС, 2006. - 391 с.

2. Новиков, А.М. Методология научного исследования./ А.М.Новиков, Д.А. Новиков.- М.: Либроком, 2010. - 281 с.

3. Бегунов, А.А. Метрологические основы аналитики/А.А.Бегунов.- СПб.: [б. и.],2004.- 415 с.

4. Основы научных исследований/ В.Г.Кучеров, О.И.Тужиков, О.О.Тужиков, Г.В.Ханов; Под ред. В.Г.Кучерова; Волгогр.гос. техн. ун-т.- Волгоград: "Политехник", 2004.- 303 с.

5. Черный, А.А. Основы изобретательства и научных исследований: учебное пособие.- Пенза: Изд-во ПГУ, 2010.- 253 с.

6. Андриевский, Р.А. Наноструктурные материалы./Р.А. Андриевский, А.В. Рагуля - М.: Академия. 2005. 192 с.

7. Гаршин, А.П. Керамика для машиностроения./ А.П.Гаршин, В.М. Гропянов, Г.П. Зайцев, С.С. Семенов - М.: Научтехлитиздат. 2003. 384 с.

8. Кащеев, И.Д. Химическая технология огнеупоров./ И.Д.Кащеев, К.К. Стрелов, П.С. Мамыкин - М.: Интермет, 2007. 752 с.

9. Огнеупоры: материалы, изделия, свойства и применение /Под ред. И.Д. Кащеева. М.: Теплотехник. 2004 г. 333 с.

 

 

Кафедра химической технологии высокотемпературных материалов

 

 

Методические указания

 

Процессы разрушения, оптимизация свойств и выбор

высокотемпературных наноструктурированных материалов

 

 

Туркин Игорь Алексеевич

Суворов Станислав Алексеевич

____________________________________________________________________

Отпечатано с оригинал-макета. Формат 60х90 ¹/₁₆

Печ.л. 2,9 Тираж 20 экз. Зак № от

 

 

_______________________________________________________________

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего специального образования

Санкт-Петербургский государственный технологический институт

(технический университет)

 

_______________________________________________________________

190013, Санкт-Петербург, Московский пр., 26

Типография издательства СПбГТИ(ТУ) т.49-49-365