Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
ДТП лекція 1.doc
Скачиваний:
32
Добавлен:
03.12.2018
Размер:
423.94 Кб
Скачать

Навчально-методичні матеріали з дисципліни

1.Камке Д. Кремер К. Физические основы едениц измерения.-М.: Мир. -1980.

2.Пиотровский Януш. Теория измерений для инженеров// Под редакцией Овсянникова А.В.-М.: Мир, 1989.-335 с.

3. Артюшин Л.М. и ДР. Большие технические системи. Проектирование и управление.-Харьков. Факт.-1997.

4. Белов Ю.А., Козлов Н.Н и ДР. Математическое обеспечение сложного эксперимента. –К.: Наукова думка. Т.1. 82г. 300с., Т.4. 86г. 260с.

5. Бусленко Н.П. Моделирование сложных систем. М.: Наука.-1978.-400с.

6. Ли Т.Г., Адамс Г.Э.. Гейноз У. Моделирование и оптимизация. М.: Сов. Радио.-1972.-312с.

7. Дмитриев А.К, Мальцев П.А. Основи теории построения и контроля сложных систем.-Ленингр.:Энергоат.-1988.

.9. Арбиб М.А., Мейс Дж. Основание теории систем разложимые систем.

10. Цвиркун А.Д. Основы синтеза структуры сложных систем.-М.: Наука.-1982.

11. Основи метрології ї електричні виміри. Під ред. М.Дужкіна. -Л.:Енерго-атомиздат, 1987.

12. Будрун Г.Д., Марков Б.Н. Основи метгології.-М.:Вид-во Стандартів, 1978.

13. Вострокнутов Н.Г., Євтихеєв Н.Н., Основи інформаціонно-вимірювальної техніки. -М.:Вид-во Московського інституту радіотехніки, 1972.

15. П.В. Новицький. Основи інформаційної теорії вимірювальних пристроїв. -Л.: Енергія, 1969.

16. К.Г. Грето. Метрологічне опрацювання результатів технічних вимірів.- К.: Техніка, 1987.

17. Е.Ф. Клєщевніков, И.Г. Споревой. Методичні вказівки до лабораторних робіт. К.: КПІ, 1986.

18. Пальчевський Б.О. Дослідження технологічних систем (моделювання, проектування, оптимізація): Навч. Посібник. – Львів: Світ, 2001. – 232с.

19. П. Тойберг. Оцінка точності результатів вимірів. -М.: Енергоатоміздат,1988.

20. П.В. Новицький, І.А. Зограф. Оцінка похибок результатів вимірів. -Л.: Енергоа-тоиіздат, 1991.

21. Размерный анализ конструкций : Справочник / С. Г. Бондаренко, О.Н.Чередников, В. П. Губий, Т. М. Игнатцев; Под общ. ред. канд. техн. наук С. Г. Бондаренко. - К. : Техника, 1989. - 150с.

22. Солонин И.С. Математическая статистика в технологии машиностроения. - М.: Машиностроение, 1972. - 215с.

Лекція 1 Дослідження технологічних систем як активний фактор

Суспільного виробництва

1.1 Рівні дослідницької діяльності

Розвиток машинного виробництва сприяв швидкому перетворюванню дослідницької діяльності на активний фактор суспільного виробництва. Воно вдосконалює, поповнює, систематизує та перевіряє на практиці систему наукових знань. В умовах сучасного науково-технічного прогресу наука вже не тільки супроводжує розвиток техніки, а випереджає її, спрямовуючи розвиток матеріального виробництва у найбільш перспективні напрями.

Дослідницька діяльність умовно поділяється на два рівні [1]:

  1. емпіричний, в основу якого покладено накопичення нових фактів, їх аналіз, узагальнення з метою отримання залежностей, придатних для практичного використання;

  2. теоретичний, на якому здійснюється узагальнення та створюється система знань, що описують закономірності певної галузі знань. На етапі створення системи знань проходить через низку етапів, а саме: наукова ідея — гіпотеза — теорія (рисунок 1.1).

Рисунок 1.1 – Рівні дослідницької діяльності в залежності від вихідних даних

При проведенні досліджень обидва рівні використовуються однаково успішно, доповнюючи один одного. Результати емпіричного рівня дослідження слугують вихідним матеріалом для створення теорії, перевірки її істинності і подальшого розвитку та вдосконалення. Теорія дає змогу виділити суттєві зв'язки під час проведення емпіричних досліджень, підвищити точність їх результатів, пояснити та узагальнити їх, вказати найбільш перспективні галузі дослідження, як це сталося, наприклад, у хімії після відкриття періодичної системи елементів Д.І.Менделєєва. Теорія уточнює наукові знання за допомогою більш містких понять, упорядковує їх, створюючи умови для практичного використання.

Наукове дослідження – це процес створення нових знань шляхом вивчення предмета чи явища з метою розкриття законів його виникнення, розвитку і перетворення в інтересах суспільства.

Наука – це система знань про природу, суспільство та мислення, яка сформувалася в результаті їх вивчення.

Наукова ідея пояснює нове явище без обґрунтування зв'язків, що використані для інтуїтивного пояснення явища. Вона випливає з уже накопичених раніше знань, але при цьому дає змогу відкрити нову закономірність.

Гіпотеза є результатом матеріалізації наукової ідеї, коли передбачається причина, що викликає нове досліджуване явище.

Закон – це внутрішній, суттєвий зв'язок явищ, який зумовлює їх закономірний розвиток. Він відображає стійкий зв'язок між явищами та властивостями матеріальних об'єктів.

Створення та розвиток системи наукових знань здійснюється шляхом пізнання матеріального світу, що нас оточує, його предметів, явищ, їх ознак і відношень. Цей процес пізнання ототожнюється із науковим дослідженням. Відправним пунктом пізнання є чуттєве споглядання предметів та явищ, їх відображень у свідомості людини у вигляді чуттєвих образів. Ці образи відтворюють зовнішній бік об'єкта пізнання. Завданням наукового пізнання є з'ясування закономірностей матеріального світу, тобто закономірностей, що відтворюють загальне, суттєве в об'єкті. А для цього необхідно застосувати абстрактне мислення, формами якого є поняття, судження та умовивід.

Поняття дефініція, що відображає загальні та суттєві ознаки предмета. За його допомогою людина проникає в суть предметів та явищ матеріального світу. Поняття є основними цеглинками, за допомогою яких будується споруда системи наукових знань. Широковідомими є поняття "маса", "енергія", "в'язкість", "ньютонівська рідина", "пружне тіло Гука" тощо. Поняття можуть бути загальними, одиничними та узагальнювальними, абстрактними або конкретними, абсолютними або відносними. Взаємозв'язок понять здійснюється за допомогою суджень.

Судження – така форма думки, в якій сполучають поняття, щось стверджуючи або заперечуючи про реальні предмети та явища. Наприклад, "мідь – метал", "усі метали – пластичні" тощо. Сполучаючи декілька понять, створюємо судження про предмети матеріального світу. Зв'язок суджень між собою здійснюється за допомогою умовиводу.

Умовивід (висновок) – форма мислення або логічна дія, в результаті якої із одного або декількох відомих нам і певним чином зв'язаних суджень виводиться нове знання про предмети та явища матеріального світу. Наприклад, умовиводом буде така операція мислення: "всі метали пластичні" + "мідь — метал" = "мідь пластична". Сполучення двох відомих нам суджень дало змогу перейти від відомого до невідомого, тобто отримати нове знання.

Таким чином, результатом наукового дослідження є узагальнення невпорядкованих уявлень про закономірності природи, суспільства та мислення у вигляді законів науки, що описують внутрішній, суттєвий зв'язок явищ або ознак матеріального світу.

Аналіз та синтез. Під аналізом розуміють метод дослідження, який полягає в тому, що об'єкт дослідження подумки або практично поділя­ється на складові елементи. Це можуть бути частини об'єкта або його окремі ознаки, властивості, відношення. Кожна із виділених складових частин досліджується окремо як частина цілого.

Синтез дає змогу здійснити об'єднання частин об'єкта, з'ясувати їх зв'язки та описати об'єкт як єдине ціле.

У науковому дослідженні аналіз і синтез взаємопов'язані, вони доповнюють один одного і можуть почергово повторюватись. Результати аналізу дають змогу вивчити конкретні факти, розкрити глибину яви­ща. Водночас, застосовуючи синтез, можна об'єднати окремі факти, ство­рити теорію, побачити перспективи розвитку процесу, його зв'язок з іншими явищами.

Прикладом застосування взаємопов'язаних аналізу та синтезу може бути робота Дж. Уатта над паровою машиною. При аналізі він розділив її робочий цикл пароутворення на три частини: утворення, розширення та конденсація пари. Для реалізації кожної частини циклу він розробив окремі пристрої. Потім шляхом об'єднання цих пристроїв отримав парову машину, яка реалізувала під час роботи всі три частини циклу.

Індукція та дедукція. Наукова індукція — це такий умовивід, в якому загальний висновок про ознаки якоїсь множини елементів зроблений у результаті дослідження певної частини елементів цієї множини.

Дедукція — умовивід, у якому висновок про якийсь елемент із множини робиться на основі знання загальних властивостей цієї множини.

Індукція та дедукція — взаємо протилежні методи дослідження, вони використовуються в науковому дослідженні у взаємозв'язку, доповнюючи один одного. Процес наукового пізнання здійснюється від індуктивного узагальнення до дедуктивного висновку, від перевірки цього висновку до більш глибокого узагальнення.

Найбільш поширена помилка при їх застосуванні — це поспішність індуктивного узагальнення, узагальнення без належного обґрунтування або за другорядними ознаками, підміна причинних зв'язків випадковою часовою послідовністю, тобто випадки необґрунтованого поширення отриманого висновку за межі тих конкретних умов, для яких він був отриманий.

Наприклад, при вивченні тричлена Ейлера у = х2 + х+41 матимемо таку картину. При послідовних значеннях х: 0; 1; 2; 3; 4;...; 10 отримаємо значення відповідно: 41; 43; 47; 53; 61; 71; 83; 97; 113; 131; 151;..., тобто прості числа. Роблячи індуктивне узагальнення, будемо стверджувати, що при всіх цілих додатних значення у буде простим числом. Однак такий індуктивний висновок буде поспішним, оскільки перевірка його показує, що при значенні: х = 40 тричлен дорівнюватиме у = 412, тобто складному числу.

На рисунку 1.2 зображені методи дослідження по характеру їх пізнання.

Рисунок 1.2 - Методи дослідження по характеру пізнання

Абстрагування та конкретизація. Абстрагування — це метод наукового пізнання, що полягає в мисленому виділенні цікавих для дослід­ника ознак, зв'язків і відношень предмета чи явища та їх мислене відривання від усіх інших. Під час абстрагування відкидаються несуттєві, другорядні ознаки, зв'язки, відношення предмета чи явища, що утруднюють їх вивчення. Результатом абстрагування є створення абстракцій, найбільш поширеними з яких можна вважати такі три види:

1. Абстракція ототожнення, що отримується шляхом відокремлення ознак від індивідуальних предметів та виділення узагальненої ознаки. Вона застосовується для створення поняття якогось класу предметів і містить ознаки, що відрізняють цей клас від інших ("метали", "деталі", "машини" тощо).

2. Абстракція ізоляції утворюється шляхом мисленого відокремлення та фіксації певних ознак і відношень від предметів та явищ, з якими вони пов'язані. В цьому випадку утворюють загальні абстрактні поняття, наприклад: "точність", "теплопередача", "надійність".

3. Абстракція ідеалізації — це результат абстрагування, який дає змогу створити поняття, що не існують у реальному світі. В цьому випадку певні ознаки чи властивості об'єкта вивчення доводять до граничного значення, наприклад: "точка", "ідеальний газ", "абсолютно чорне тіло".

У процесі наукового пізнання метод абстрагування тісно пов'язаний з конкретизацією. Виявивши за допомогою абстрагування від конкретних фактів загальні закономірності розвитку предмета або явища, що вивчаються, дослідник знову повертається до конкретного. Розглянемо приклад застосування цих методів у взаємозв'язку.

Якщо на поверхню будь-якого тіла потрапляє світло, то частина світла відбивається, а решта поглинається цим тілом, віддаючи свою енергію. Чим більше світла поглинає тіло, тим темнішим воно виглядає. Абстрагуючись від конкретних фізичних тіл, дослідники ввели поняття "абсолютно чорне тіло", розуміючи під ним таке, що поглинає все світло, яке на нього потрапить. Таких тіл у природі немає, однак легко визначається залежність температури "абсолютно чорного тіла" від світлового потоку. Отримана залежність конкретизується для опису реальних тіл, які поглинають тільки частину світлової енергії, шляхом введення коефіцієнта поглинання. Коефіцієнти поглинання визначаються експеримента­льно для реальних фізичних тіл.

Очевидно, що чим невизначенішими є вихідні дані, тим складнішим буде наукове дослідження. Залежно від мети – пізнавальної чи практичної – розрізняють фундаментальні та прикладні наукові дослідження. Якщо фундаментальні дослідження необхідні для побудови системи наукових знань, її розвитку та вдосконалення і розв'язують основну задачу – що саме може бути застосовано в практичній діяльності людини, то прикладні дослідження дають відповідь на інше питання – як саме можуть бути застосовані вже відомі наукові знання.

Фундаментальні дослідження спрямовані на відкриття і дослідження нових явищ та законів природи. Вони розширюють та вдосконалюють систему наукових знань про навколишній матеріальний світ. Результати наукових досліджень використовуються в практичній діяльності для створення нових джерел енергії, матеріалів, технологій. Ці дослідження проводяться на межі відомого та невідомого, тому вони мають найвищий ступінь невизначеності. При таких дослідженнях напрям та об'єкт дослідження обирають методом "спроб та помилок", а зменшення кількості дослідів і термінів проведення дослідження визначаються досвідом та кваліфікацією дослідника. Відомо багато прикладів з історії розвитку науки, коли вирішальну роль у науковому відкритті відігравав випадок.

Ри

Рисунок 1.3 – Види досліджень

Прикладні дослідження мають на меті знаходження шляхів застосування відкритих законів та явищ природи в практичній діяльності лю­дини для створення нових машин, технологій та речовин. Кожне наукове відкриття повинно пройти довгий шлях, перш ніж втілиться в технічний об'єкт. Наприклад, властивість провідника нагріватися під час проходження електричного струму лише згодом знайшла застосування в електронагрівальних приладах.

При проведенні прикладних наукових досліджень на основі наукових понять створюються цілеспрямовані технічні поняття. Наприклад, такі поняття технології металів, як твердість, жаростійкість, холодноламкість, що створені на основі понять фізики та хімії, виникли, виходячи із мети прикладної науки – отримання металу зі заданими властивостями.

Ступінь завершеності прикладного дослідження визначається придатністю його результатів для практичного застосування. Розрізняють пошукові дослідження, науково-дослідну та дослідно-конструкторську роботи.

При пошукових дослідженнях метою є знаходження принципово нових шляхів створення технічних систем. Це може бути нове застосу­вання відомого закону чи явища, використання нових властивостей матеріалів.

Науково-дослідна робота забезпечує створення нових технологій, машин, приладів та матеріалів, проведення оптимізації технічних сис­тем з метою поліпшення їх експлуатаційних характеристик тощо.

Дослідно-конструкторська робота полягає в створенні певної конс­трукції технічної системи, що забезпечує виконання потрібної функції та задовольняє певні експлуатаційні обмеження.