3.6.3 Разработка и внедрение функционально-стоимостного анализа

После разработки улучшенных проектно-конструкторских решений при выборе наилучшего решения полезно составить позитивно-негативные оценки и свести их в таблицу.

Необходимо, чтобы внедрение предложений ФСА осуществлялось в рамках общего плана повышения эффективности производства, а мероприятиям по ФСА уделялось особое внимание благодаря их новизне и повышенной сложности при большом количестве новых оригинальных решений.

Одним из важнейших путей ускорения практической реализации ФСА является создание специальных групп (групп реализации, комплексных бригад и т.п.), которые создаются из конструкторов, технологов, исследователей, работников цехов, которые осуществляют более оперативное доведение найденных решений до практической реализации.

4 Моделирование машин и агрегатов

4.1 Модели и моделирование

После выбора рациональных вариантов решения технической задачи возникает задача детализации машины, проектирования структурных элементов и связей между ними. Этот этап называется внутренним проектированием [5-9].

Процесс детализации представления о машине соответствует переходу от одного уровня внутреннего проектирования к другому. На каждом из этих уровней интенсивно применяются методы моделирования, которые выступают как средство определения характеристик, свойств и состояния проектируемой машины или ее фрагмента.

Моделирование – это исследование машин и процессов на моделях. Содержание модели заключается в том, чтобы по результатам исследований сделать заключение о работе машины и соответствующих явлениях и процессах в реальных условиях.

Различают физическое и математическое моделирование.

При физическом моделировании процессы, протекающие в оригинале-объекте и модели, имеют одинаковую физическую природу. Модель отличается от оригинала масштабом. Она строится исходя из условий подобия. При этом соотношения параметров, характеризующих определенные процессы в модели и оригинале, подбираются по критериям подобия.

Математической моделью считают упрощенное изображение в математической форме наиболее существенных сторон реальной физической системы, которые определяют рассматриваемые характеристики. Модель представляет собой совокупность математических выражений, которые описывают процесс функционирования машины и позволяют оценить ее качество.

4.2 Физическое моделирование

Наиболее важными видами физического моделирования являются натурное, или макетное, и экспериментальное моделирование.

При макетном моделировании изготовляют макет, который представляет собой физическую модель исследуемой машины или ее элементов (частей, узлов) в масштабе. По результатам исследований макета, подобного реальной конструкции, делают вывод о целесообразности того или иного конструктивного решения.

Очень эффективным является макетное моделирование при поиске систем управления оборудованием. Оно позволяет подобрать основные элементы системы и отладить их взаимосвязь. Достоверность рекомендаций, полученных при макетировании, зависит от правильности расчетов значений коэффициентов подобия, при помощи которых результаты исследований макета переносятся на реальную конструкцию. Ограничения возможностей макетирования в основном проявляются при имитации технических процессов, а также при варьировании конструктивных параметров.

Экспериментальное моделирование заключается в отработке конструкции машины на стенде, который имитирует ее основные узлы и условия работы. Уменьшение стоимости экспериментального стенда достигается за счет изготовления только тех узлов, работоспособность которых вызывает сомнения.

Конечный вывод о работоспособности машины может дать только производственный эксперимент.

Достоинством экспериментального моделирования является максимальная достоверность технических решений, что позволяет значительно сократить время и материальные затраты на доработку машины. Основные недостатки – более низкие, чем при макетировании, возможности экспериментальной установки в части варьирования конструктивных решений и значительная стоимость. Экспериментальное моделирование особенно выгодно при разработке новых технологий и конструкторских решений.

К физическому моделированию относятся механические, гидравлические, электродинамические, тепловые и другие разновидности моделирования.

Отдельными видами физического подобия являются геометрическое подобие (подобие геометрических элементов фигур или тел), кинематическое подобие (подобие скоростей для рассматриваемых движений), динамическое подобие (подобие систем действующих сил или силовых полей).

Механическое подобие включает в себя геометрическое, кинематическое и динамическое подобие.