Выявление и постановка инженерной задачи: Методические указания к выполнению самостоятельной работы по дисциплине «Основы инженерного творчества»

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

КРАСНОЯРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ

В.Г. Анопченко

ВЫЯВЛЕНИЕ  И  ПОСТАНОВКА  ИНЖЕНЕРНОЙ  ЗАДАЧИ

Методические указания к выполнению самостоятельной работы

 по дисциплине «Основы инженерного творчества»

для студентов сп.150100; 150200;  230100

Красноярск 2002

ВВЕДЕНИЕ

Одной из возможностей успешного бизнеса в производстве технических объектов различного назначения является грамотно выбранная стратегия в конкурентной борьбе за освоение рынка. Конкуренция сегодня начинается не на рынке и даже не на производстве, а в научных лабораториях и конструкторских отделах, где генерируют и разрабатывают новые технические идеи.

Компания тем конкурентоспособнее, чем больше разрабатывает ее инженерная группа видов и вариантов новых изделий, хотя лишь незначительная их часть воплощается в товар. Например, у ведущих японских фирм конца 20 века только одна их трех идей доходила до стадии технической разработки, из которых менее половины допускалась к коммерческой разработке и прогнозированию сбыта. Характерно, что лишь на одну из 18 первоначальных идей выпадал коммерческий успех.

Таким образом, залогом процветания фирмы – производителя является наличие в команде профессионалов высокоэффективной инженерной группы, способной создавать и обновлять банк идей и технических решений, предотвращающих вытеснение фирмы из занимаемой ниши на рынке и способствующих освоению новых.

Следовательно, инженер является одной из ключевых фигур в производстве, поскольку может разработать разнообразные подходы к проблемам, сформулировать цели и инженерные задачи, а также предложить их решения. Американцы считают, что инженер должен использовать свои творческие способности и на пути реализации идей, доказывая потребителю их эффективность, а также предлагая  новые области применения разработок.

Одним из существенных недостатков вузовских методик подготовки специалистов инженерного профиля является преобладание заранее заданных и, как правило, линейных стратегий учебного проектирования. В частности, проектирование по блокам общетехнических и специальных дисциплин реализуется по схеме: выдача технического задания с готовой инженерной задачей, выдача алгоритма решения поставленной задачи, оценка полученного решения. По сути, большинство студентов не участвует в главной составляющей инженерного дела – в инженерном творчестве, а занимается тривиальной зубрежкой типовых и нередко устаревших инженерных алгоритмов общего и специального машиностроения.

Целью настоящих методических указаний является формирование первоначальных навыков выявления и постановки инженерной задачи на уровне самостоятельной работы по курсу «Основы инженерного творчества».

1.  ОСНОВНЫЕ  ПОНЯТИЯ  И  ТЕРМИНЫ

Инженерное творчество направлено на разработку новых или изменение существующих технических систем (ТС). Как синоним ТС в литературе используют и понятие «Технический объект» (ТО).

Технической системой называют созданное человеком или автоматом устройство для удовлетворения определенной потребности. К ТС можно отнести автомобиль и каждый из его агрегатов; болт, гайку и завод по их выпуску.

ТС классифицируют по различным признакам: по функциональному назначению, числу выполняемых функций, количеству и виду соединений деталей. При анализе ТС и поиске ее новых технических решений, любую систему можно представить трехуровневой иерархией.

Уровни ТС: надсистема, система, подсистема. Например, объектом анализа является техническая система «Автомобильный двигатель» (рис.1), тогда надсистемой будет автомобиль, а подсистемой – любое устройство двигателя (система питания, охлаждения, смазки и т.д.). В общем случае подсистема является элементом, а система – частью надсистемы

Элемент технической системы – условно неделимая ее часть, реализующая одну или несколько функций.

В приведенном примере условно неделимой частью является система охлаждения, которую на дальнейших этапах анализа можно перевести на уровень системы, получив иерархию: автомобильный двигатель (надсистема) – система охлаждения (система) – радиатор (подсистема).

Рис.1. Пример изображения технической системы «Автомобильный двигатель» при планируемом анализе влияния на её характеристики системы охлаждения

Элементная схема (ЭС) технической системы – двухуровневая структура, первый уровень которой условно отображает ТС, а второй – ее элементы (рис.2). Элементные схемы позволяют получить наглядное представление о составе системы и выявить функционально значимые, с точки зрения решаемой проблемы, элементы