Автор: Лев Певзнер

Конструкционно-технологическое совершенствование – это улучшение системы за счет изменения материалов, оптимизации конструкции системы и ее элементов, без разрешения противоречий.

Таким образом, конструкционно-технологические решения – это решения без разрешения противоречия, без шагов развития по законам развития технических систем, то есть того, что в ТРИЗ принято считать изобретением. Это решения, связанные с грамотным использованием общеинженерных знаний по оптимизации работы системы и стоимости ее элементов.

К конструкционно-технологическим решениям можно отнести:

• замена материала элемента системы (на более качественный или дешевый), без изменения его применения и функции;
• оптимальный компромисс в выборе параметров системы и ее элементов, если существует диапазон выбора параметров;
• оптимизация формы элементов системы (по технологии производства или из соображения экономии материалов);
• замена специально изготавливаемого элемента на производимый серийно;
• переход к технологии массового производства.

Ниже мы рассмотрим более подробно основные приемы Конструкционно-технологического совершенствования и тенденции, существующие в современной технике. Основными инструментами конструкторского совершенствования могут быть приемы, используемые в ФСА и ТРИЗ, которые реализуют основные тенденции развития современной техники.

Современные тенденции развития техники

К тенденциям развития техники настоящего времени относятся:

А) Снижение трудозатрат на сервисное обслуживание системы.

Эта тенденция реализуется через следующие приемы:

• повышение срока службы (надежности) подсистем и элементов;
• переход к блоковой замене подсистем;
• переход к крупноблоковой системе структуры;

Эти приемы ведут к увеличению времени межремонтного обслуживания; снижению трудоемкости обслуживания и времени ремонта.

Таким образом, вышеуказанные приемы без разрешения противоречия увеличивают срок службы системы, что повышает ее идеальность.

B) Применение новых современных материалов, более дешевых и эффективных.

Эти приемы, без разрешения противоречия, снижают стоимость системы и повышает качество, что повышает ее идеальность.

C) Конструкционно-технологическое совершенствование заменой индивидуальных подсистем и элементов на серийно выпускаемые в других областях техники.

Использование серийно выпускаемых элементов резко снижает их стоимость. В первую очередь это относится к внедрению новых систем управления через микроэлектронику.

Все перечисленные выше тенденции реализуются через конструкционно-технологическое совершенствование системы.

Подробнее:

А1. Повышение срока службы (надежности) подсистем и элементов

Повышение срока службы (надежности) подсистем и элементов может быть выполнено через замену используемых материалов на более совершенные современные материалы, более коррозионностойкие, легкие и прочные. Среди этих материалов – пластмассы, интерметаллиды, качественные и легированные стали и сплавы, алюминий, магний и редкие металлы; качественные керамики на основе оксидов и нитридов редких металлов и другие материалы.

Пример 1:

Переход от простых сталей к качественным сталям.

В технике наблюдается тенденция перехода от использования простой углеродистой стали к нержавеющей и легированной стали. Это позволяет уменьшить вес изделий, при сохранении их свойств и характеристик, а также увеличить срок службы изделий (и, как следствие, снизить эксплуатационные расходы). Например, емкости из нержавеющей стали служат во много раз больше емкостей, изготовленных из углеродистой стали и покрытых лакокрасочным покрытием.

Илл. 1. Современная автоцистерна из нержавеющей стали

А2. Тенденция блоковой замены подсистем

Быстрота ремонта зависит от способности быстро заменить поврежденный элемент. Один из способов быстрого ремонта системы – создание структуры из быстрозаменяемых блоков, соединенных шнурами из проводов. Примером такой структуры являются современные телевизоры и компьютеры.

Илл. 2. Дисковод и шнуры

Илл. 3. Материнская плата и шнуры

Часто быстрота замены связана с видом контакта между блоками. Для быстроты замены используются байонетные, пазовые и другие соединения.

Илл. 4. Байонетное соединение

Илл. 5. Пазовое соединение

А3. Переход к крупноблоковой системе структуры

С развитием техники и технологий увеличивается размер блоков, которые заменяются целиком при выходе из строя. Это приводит к:

• снижению стоимости больших блоков за счет серийности;
• снижению времени ремонта и его упрощение;
• возрастанию надежности блока;
• снижению стоимости узлов и изделий с ростом серийности и использовании автоматизированных комплексов.

Компромиссные решения

Типичной работой конструкторов является нахождение компромиссных решений, то есть нахождение оптимальных параметров, которые удовлетворяют противоречивым требованиям, или просто оптимизируют работу системы под конкретные условия.

Примерами такой конструкционно-технологической работы являются:

• оптимальная аэродинамическая форма для самолетов и автомобилей;
• расчет оптимального проката для изготовления ферм и других конструкций;
• расчет оптимального сечения рельса или балки, в зависимости от вида нагрузки, необходимой прочности и износостойкости;

Илл. 6. Оптимальное сечение рельса зависит от его назначения и выбирается конструктором

Выводы

Конструкционно-технологическое совершенствование – это улучшение конструкции системы без разрешения противоречий. Оно имеет огромное значение при развитии системы, поскольку позволяет без существенных изменений конструкции улучшать, порой в несколько раз, ее характеристики и оптимизировать работу.

1. К видам конструкционно-технологического совершенствования относится:

• замена прежних материалов элементов системы на более эффективные или дешевые;
• нахождение оптимальной формы или других параметров системы;
• использование для системы элементов, выпускаемых в массовом производстве для других систем;
• переход к блочному принципу изготовления системы.

2. Конструкционно-технологическое совершенствование связано с основными тенденциями развития современной техники. Эти тенденции:

• cнижение трудозатрат на сервисное обслуживание системы;
• применение новых современных материалов, более дешевых и эффективных;
• конструкционно-технологическое совершенствование заменой индивидуальных подсистем и элементов на серийно выпускаемые в других областях техники.

Важно отметить, что часто Конструкционно-технологическое совершенствование приводит со временем к сверхэффектам и революционным изменениям. Сказывается закон перехода количественных изменений в качественные.

Источники иллюстраций:

1) https://vialtest.com/manual-del-conductor/permiso-C/definiciones/11
2) http://tkiev.com/chto-delat-esli-disk-v-diskovode-krutitsya-no-ne-chitaet.php  http://electronicsplanet.am/catalog/catalog_computers_equipments/cabel/
3) http://tvrepair.ru/neispravnosti/neispravnosti-podsvetki-lcd-led.html
4) https://ru.wikipedia.org/wiki/Байонетное_соединение
5) http://nizhnij-novgorod.bestru.ru/advertisements/show/52591001/
6) http://promputsnab.ru/relsy-p33-metro.html  http://constructionmachines.ru/pages/truckcranes/3.html