Текст
НАУКА И ИСКУССТВО
П. ХИЛЛ
THE SCIENCE
OF ENGINEERING
DESIGN
PERCY H. HILL
Tufts University
HOLT, RINEHART and WINSTON, Inc.
New York. 1970
ПРОЕКТИРОВАНИЯ
МЕТОДЫ
ПРОЕКТИРОВАНИЯ,
НАУЧНОЕ
ОБОСНОВАНИЕ
РЕШЕНИЙ
Перевод с английского
КОВАЛЕНКО Е. Г.
Под редакцией
канд. техн, наук ВЕНДЫ В. Ф.
ИЗДАТЕЛЬСТВО «МИР»
Москва
1973
Ж223
УДК 62.08,155.4
Книга видного американского специа-
листа по теории и методам конструиро-
вания П. Хилла посвящена основам нау-
ки инженерного проектирования, пробле-
ме обоснования конструкторских реше-
ний. В ней рассмотрены такие вопросы,
как методология выбора перспективной
продукции, анализ творческого процесса
«генерирования» идей при создании но-
вых типов изделий, методы рационально-
го выбора материалов, оптимального вза-
имного согласования характеристик че-
ловека и машины как звеньев единой
функциональной системы, планирования
комплекса работ по созданию сложных из-
делий, анализа и усовершенствования кон-
струкции.
Книга полезна инженерам-конструк-
торам, художяикам-конструкторам, спе-
циалистам по научной организации тру-
да, а также читателям, интересующимся
вопросами технического творчества и изо-
бретательства, эргономическими пробле-
мами, методами повышения эффективно-
сти промышленного производства.
Редакция литературы по новой технике
(£) Перевод на русский язык,
«Мир», 1373
v 3314-155
Л 041(01)-73
ПРЕДИСЛОВИЕ РЕДАКТОРА
РУССКОГО ИЗДАНИЯ
Как следствие современной научно-технической рево-
люции в последние годы особенно ярко выявляются прин-
ципиальные изменения в самом характере деятельности
конструктора, его роли при создании новой техники, тре-
бований к его профессиональным знаниям, навыкам, об-
щей эрудиции. В круг конструкторских дисциплин вошли
системотехника, методы исследования операций, теория
решений, сетевое планирование, эргономика, техническая
эстетика и многие другие новейшие отрасли науки и техни-
ки. Рассредоточенность разнообразных знаний, необходи-
мых для успешной работы, по бесчисленным монографиям,
статьям, обзорам чрезвычайно усложнила планомерную
вузовскую подготовку конструкторов и дальнейшее повы-
шение их квалификации. Резко возросла потребность в
учебных пособиях для конструкторов, обобщающих в лако-
ничной форме, логически увязывающих между собой прак-
тически полезные данные этих отраслей знаний и наглядно
иллюстрирующих их применение при решении типичных
современных конструкторских задач. Это необходимо для
экономии дефицитного времени конструкторов и дальней-
шего повышения качества проектных и конструкторских
разработок, а следовательно, и качества выпускаемой про-
дукции. Если в области конструирования и создания слож-
ной техники, промышленного оборудования, систем и
средств управления достигнуты крупные успехи, то вопрос
об уровне конструкторских работ в сфере производства
товаров массового потребления стоит еще весьма остро.
В свете задач, поставленных партией и правительством пе-
ред страной по улучшению ассортимента и качества этого
вида продукции, данная проблема является важной и акту-
альной.
Большое значение имеет широкое внедрение методов
художественного конструирования как эффективного сред-
ства повышения качества выпускаемой промышленной
6 ПРЕДИСЛОВИЕ РЕДАКТОРА РУССКОГО ИЗДАНИЯ
продукции. За последние 10 лет после выхода соответству-
ющих правительственных решении Всесоюзным научно-
исследовательским институтом технической эстетики, его
филиалами, а также многочисленными подразделениями и
группами художественного конструирования в отраслях и
на предприятиях достигнуты существенные успехи. Одна-
ко острый дефицит в кадрах квалифицированных художни-
ков-конструкторов и, главное, необходимость борьбы за вы-
сокое качество всех видов продукции на всех стадиях ее
разработки и выпуска требуют овладения научными дости-
жениями и передовыми методами работы всеми предста-
вителями многотысячной армии конструкторов.
Все это определяет чрезвычайно большой спрос на мас-
совую литературу по научным методам конструирования.
Несомненно, своевременным надо считать и выпуск рус-
ского издания учебного пособия для конструкторов, при-
надлежащего перу видного американского специалиста
П. Хилла. В название русского перевода книги намеренно
внесено изменение — сам автор, делающий заявку на
изложение основ науки об инженерном конструировании,
целым рядом разделов и материалов книги доказывает, что
достижимый в настоящее время уровень формализации
конструкторских расчетов оставляет много места для кон-
структорской интуиции, фантазии, интенсивных творче-
ских поисков. Думается, что усложнение создаваемой тех-
ники в обозримый период времени будет еще значительно
опережать успехи в математизации и применении вычис-
лительных машин в конструировании. А раз так, то в
конструировании, если не всегда, то еще очень долго, бу-
дет оставаться место не только для интенсивно развиваю-
щихся строгих научных методов, но и для искусства. Этим
и объясняется некоторое отступление в данном переводе
от авторского названия книги.
Материал книги подразделяется на четыре части. Пер-
вая часть (гл. 1—3) посвящена методологии выбора пер-
спективной продукции, анализу общественных потребно-
стей и творческого процесса «генерирования» идей, касаю-
щихся повых типов изделий.
Перечисляются возможные источники новых идей, рас-
сматриваются основные этапы появления нового изделия,
включая поиск идей, отбор наиболее перспективных из
них, изучение возможностей производства и сбыта, разра-
ботку изделия, выпуск опытной партии продукции, изуче-
ние состояния рынка сбыта и организацию массового про-
изводства.
Освещаются вопросы, которым уделяется большое вни-
мание в современной технической литературе, предназна-
ПРЕДИСЛОВИЕ РЕДАКТОРА РУССКОГО ИЗДАНИЯ 7
ченной для проектировщиков и конструкторов, — пути
организованного воздействия на творческий процесс в кол-
лективах разработчиков и его интенсификации. П. Хилл
предлагает читателю интересное изложение этих вопросов,
однако, что весьма типично для всей подобной литературы,
он приводит много полезных практических рекомендаций
по организации и стимулированию творчества инженеров,
а все его попытки охарактеризовать психологическую осно-
ву, механизмы творческих процессов в технике страдают
методологическими, бихевиористскими ошибками и с на-
учной точки зрения являются дилетантскими. Хотя, повто-
ряем, большой практический и педагогический опыт и
наблюдательность автора позволяют ему в целом верно
уловить и донести до читателя интересные наметившиеся
тенденции в методах организации коллективного и индиви-
дуального творческого процесса при решении сложных
конструкторских задач. Сюда относятся такие приемы, как
функциональная визуализация (наглядное представление
объектов конструирования), использование разного рода
диаграмм и матриц, известный в системотехнике метод
коллективного решения проблем — метод «мозговой ата-
ки». Читателю, серьезно интересующемуся психологиче-
скими основами и передовыми научными идеями в изуче-
нии сложнейшего явления, каким является творчество, мы
советуем обратиться к трудам советских исследователей-
психологов Л. С. Выготского, А. Н. Леонтьева, Б. М. Теп-
лова, П. Я. Гальперина и других. Изучению роли визуали-
зации в процессе творчества, так называемому «визуаль-
ному мышлению», посвящены некоторые исследования
В. II. Зинченко, Р. Арнхейма.
Интересен анализ собственно процесса конструирова-
ния, профессиональных знаний, необходимых на разных
этапах разработки, средств и мотивации деятельности. Вы-
деляются основные стадии процесса конструирования: оп-
ределение потребности в конструкции, уточнение цели,
предпроектные исследования, формулирование конкретных
задач, поиск наиболее эффективных путей решения задач,
создание целостной и адекватной концептуальной модели,
анализ решений, эксперимент, рабочее конструирование,
учет конъюнктуры и потребительской оценки опытной
партии.
В части II (гл. 4—5) детализируются методы решения,
пожалуй, наиболее типичных для конструирования любых
изделий вопросов рационального выбора конструкционных,
защитных и отделочных материалов, оптимального взаим-
ного согласования характеристик человека и машины как
звеньев единой функциональной системы.
8 ПРЕДИСЛОВИЕ РЕДАКТОРА РУССКОГО ИЗДАНИЯ
На примере рассмотрения П. Хиллом эргономических
вопросов синтеза человеко-машинных систем особенно чет-
ко проявляется стиль его изложения — очень лаконичный
и емкий. Автор не стремится детализировать все рассмат-
риваемые вопросы, не ставит перед собой задачу снабдить
читателя достаточными профессиональными знаниями по
каждому аспекту научных основ конструирования. Он
кратко сообщает историю вопроса, убедительно показыва-
ет его связь с конструкторскими проблемами, обобщает ос-
новные достижения в его исследовании, указывает полу-
ченные в этой области практически важные выводы, а
также типы сформулированных методов и рекомендаций.
Таким образом, книга П. Хилла не подменяет собой
руководств и справочников по отдельным направлениям
(например, «Справочника по инженерной психологии для
инженеров и художников-конструкторов», выпущенного
издательством «Мир» в 1968 г.), иначе она приобрела бы
устрашающие размеры. П. Хилл как бы дает «руководство
по руководствам» — предлагает компас, некое интеграль-
ное обобщенное информационное средство для ориентиров-
ки в новейших областях конструкторских наук (новейших
либо по возникновению, либо чаще по отнесению их к
основам конструирования, поскольку до недавнего времени
психологическая теория творчества, теория решений или
методы планирования никем не связывались с деятельно-
стью конструкторов в промышленности, во всяком случае,
их не относили к ее обязательным атрибутам). Этому спо-
собствует и краткий аннотированный список американских
и западноевропейских авторитетных литературных источ-
ников, приведенный в конце книги.
Вместе с тем так поставленная цель книги — естествен-
ная для учебного пособия — определила точное и особенно
наглядное отражение в ней недостатков и ошибок в мето-
дологии исследований американских и западноевропейских
ученых в различных затрагиваемых областях знаний. Об
этом мы уже говорили, рассматривая изложение П. Хил-
лом психологических аспектов проблемы творческого мыш-
ления. Не менее отчетливо это проявилось и в изложении
инженерно-психологических проблем. П. Хилл приводит
данные и рекомендации, относящиеся к отдельным конст-
руктивным элементам средств деятельности операторов в
системах управления — приборам, сигнальным устройст-
вам и т. д.
В советской инженерной психологии поставлен вопрос
о комплексном, целостном рассмотрении психических про-
цессов, включенных в деятельность человека-оператора, и
всего комплекса технических средств, влияющих на эффек-
ПРЕДИСЛОВИЕ РЕДАКТОРА РУССКОГО ИЗДАНИЯ 9
тивность и сложность этих процессов. Обширные исследо-
вания по формированию методологии системного изучения
психологических процессов переработки информации чело-
веком-оператором и практические проектные работы, под-
тверждающие продуктивность применения такой методо-
логии при создании АСУ и такого их оборудования, как
системы отображения информации и пульты управления,
согласованно ведутся во многих научно-исследователь-
ских и проектно-конструкторских организациях нашей
страны под общим руководством профессора Б. Ф. Ломова.
Как показали наши исследования *, при конструировании
систем и средств отображения информации для сложных
АСУ необходимо учитывать весь комплекс основных пси-
хологических факторов реальной сложности решения опе-
ративных задач, статистически обусловливаемых функцио-
нально-технологической структурой управляемого объекта
и составом и структурой системы отображения информа-
ции. Такой подход к конструированию комплексов средств
деятельности операторов практически испытан нашей
лабораторией во ВНИИ технической эстетики в течение
десяти лет на примере ряда технологических АСУ типа
объединенных энергетических систем, энергоблоков, хими-
ческих и металлургических объектов, системы централизо-
ванного управления движением городского транспорта и
обеспечил достижение несравненно большего технико-эко-
номического эффекта, чем это принципиально возможно
при традиционном, поэлементном подходе к инженерно-
психологическому обоснованию выбора конструкции ин-
формационных средств и органов управления.
В третьей части (гл 6—8) П. Хилл подробно излагает
основные методы планирования и управления реализацией
программ, предусматривающих именно комплексное, си-
стемное решение сложных конструкторских проблем. Исто-
рия метода ПЕРТ рассмотрена, начиная с его прототипа —
ленточного графика Г. Ганта и Ф. Тейлора, появление ко-
торого относится к началу нашего века. Предлагаемого
автором материала достаточно, чтобы ввести читателя в
круг исходных понятий, терминов и практических методов
применения сетевых графиков для оценки и пересмотра
плана (метод ПЕРТ). Однако для детального ознакомле-
ния с научными основами, проблемами и перспективами
развития методов планирования и управления рекоменду-
ем фундаментальную монографию члена-корреспондента
1 Венда В. Ф., Структура информационной модели и сложность
оперативных задач. Материалы 1-й Всесоюзной конференции по
системам отображения информации, Киев, 1972 г.
10
ПРЕДИСЛОВИЕ РЕДАКТОРА РУССКОГО ИЗДАНИЯ
АН СССР Д. М. Гвишиани «Организация и управление»
(изд-во «Наука», 1972 г.), в которой дан обстоятельный
анализ процессов управления в современном производстве,
основных структурных элементов организационного про-
цесса и функционирования его механизма, а также крити-
чески рассмотрен зарубежный, в частности американский,
опыт оперативного планирования и организации производ-
ства, на котором, кстати, основаны выводы и рекоменда-
ции П. Хилла.
Особое внимание уделено анализу инженерной про-
граммы снижения стоимости изделий (value engineering).
Автор определяет такую программу как организованную
коллективную творческую деятельность, специально на-
правленную на достижение минимальной себестоимости
производства изделия, системы или услуг при полном со-
хранении или даже расширении заданной функции без
ухудшения качества.
Автор подчеркивает, что реализация такой программы
дает чрезвычайно большой экономический эффект, нередко
в десятки раз превышающий средний доход от капитало-
вложений в промышленность. Для конструкторов, работа-
ющих в производственных объединениях и на предприя-
тиях в условиях новой системы планирования и экономи-
ческого стимулирования, знакомство с основами составле-
ния и реализации инженерных программ снижения стои-
мости изделий представит несомненный интерес.
Завершает основной материал книги изложение мето-
дов критического анализа, пересмотра и усовершенствова-
ния конструкций. Конструктор должен уметь разъяснять
и защищать идеи, заложенные в его проекте, — вот триви-
альная, но практически очень важная мысль, которую про-
водит автор. Пренебрежение или неспособность к яркой,
наглядной, доходчивой подаче идей или проектов нередко
еще оборачивается длительной задержкой в решении и
реализации важных технических проблем. Особенно это
относится к нестандартным, оригинальным решениям, су-
щественно опережающим свое время и потому особенно
ценных. Здесь уместны приводимые П. Хиллом слова вели-
кого изобретателя Т. Эдисона: «Общество никогда не бы-
вает готово к тому, чтобы принять какое-то изобретение.
Каждая новая вещь встречает сопротивление, и изобрета-
телю требуются годы, чтобы люди начали понимать его, и
еще годы, чтобы внедрить это изобретение». Многие совре-
менные конструкторы-новаторы, не колеблясь, подпишутся
под словами Эдисона, однако годы непонимания можно
превратить в месяцы, если научиться пользоваться боль-
шим накопленным опытом убеждения и пропаганды новых
ПРЕДИСЛОВИЕ РЕДАКТОРА РУССКОГО ИЗДАНИЯ И
технических идей. Некоторые практические выводы из
этого ценного опыта приводит П. Хилл.
В четвертой части книги помещены два приложения —
примеры типичных конструкторских задач и аннотирован-
ный список литературы.
Перевод книги дан с некоторыми сокращениями: неце-
лесообразно было, например, приводить многочисленные
примеры сугубо специфической для американских фирм
деловой переписки — по этому вопросу в советской литера-
туре в последнее время вышел ряд работ. В русском изда-
нии опущена также глава, посвященная американскому
патентоведению и юридическим принципам защиты автор-
ских прав, также существенно отличающимся от советско-
го законодательства и принятых в нашей стране основ и
практики патентоведения. Сравнительно немногочислен-
ным специалистам, всесторонне изучающим эти проблемы,
мы советуем обратиться к оригиналу книги П. Хилла.
В целом книга представляет большой интерес как ква-
лифицированное и достаточно полное изложение широкого
круга вопросов из многих областей знаний, входящих в
компетенцию передовых современных конструкторов. Осо-
бую ценность издание представляет для студентов конст-
рукторских факультетов и начинающих специалистов —
тщательный отбор, хорошая систематизация, доходчивое,
популярное изложение материала, контрольные вопросы
по каждому разделу и другие педагогические приемы,
удачно использованные автором — опытным преподавате-
лем научных основ конструирования, способствует легкому
пониманию и прочному усвоению знаний.
Книга будет полезна инженерам-конструкторам, ху-
хожникам-конструкторам, специалистам по научной орга-
низации труда, а также многим читателям, интересующим-
ся вопросами технического творчества и изобретательства,
эргономическими проблемами проектирования, методами
повышения эффективности промышленного производства.
В. Венда
ПРЕДИСЛОВИЕ АВТОРА
Книга предназначена для инженеров, руководителей
предприятий и студентов инженерных специальностей.
Она дает инженеру некоторое представление о проблемах,
с которыми сталкиваются руководители фирм при созда-
нии нового изделия, а руководителям предприятий пред-
ставление о процессе инженерного проектирования и твор-
ческой деятельности, необходимой для создания и выпуска
новой продукции.
Восемь лет преподавания студентам старших курсов
дисциплины «Творчество в проектировании», а также боль-
шой опыт работы со студентами младших курсов убедили
автора в том, что материал, подобный рассматриваемому в
данной книге, необходимо начинать давать студентам как
можно раньше при преподавании им технических дисцип-
лин и, кроме того, продолжать излагать его на протя-
жении всего периода обучения. Студентам инженерных
специальностей при подготовке к практической деятель-
ности необходимо приобрести опыт в решении экономиче-
ских задач, общении с людьми, проведении политики фир-
мы, обеспечении надежности и оптимального функциони-
рования изделия и, возможно, необходимо на деле столк-
нуться с ограничениями, вызываемыми нехваткой времени
при проектировании.
В книге не рассматриваются такие дисциплины, как
механика твердых тел, механика жидкостей, интегральные
схемы, термодинамика и т. п., поскольку по этим вопросам
имеется обширная литература. Внимание читателя кон-
центрируется на процессах получения идей и превращения
их в реальные изделия. Для ознакомления читателя с ме-
тодологией проектирования книга как бы разбита на че-
тыре взаимосвязанные части.
В первой части книги (гл. 1—3) рассмотрены проблемы,
которые возникают перед руководителями фирм при поис-
ке идей в процессе создания новых изделий, творческий
14
ПРЕДИСЛОВИЕ АВТОРА
процесс генерирования идей, процесс проектирования; чи-
татель знакомится также с методикой инженерного проек-
тирования.
Вторая часть (гл. 4 и 5) содержит сведения, касающие-
ся оптимального выбора материалов и учета человеческих
факторов при проектировании технических устройств.
В третьей части (гл. 6—8) описаны методы календар-
ного планирования, принятия решений, критического ана-
лиза и пересмотра конструкций при проектировании.
Четвертая часть книги (приложения 1 и 2) содержит
более 20 задач и конструкторских проектов и аннотирован-
ный список литературы. Выбор задач основывался на том,
что мудрости нельзя научиться со слов. В процессе обуче-
ния студент должен не просто получить определенный
объем информации и дать «удачные» ответы на поставлен-
ные вопросы. Необходимо создать обстановку, стимулиру-
ющую творчество, и заставить человека думать, выносить
собственные суждения и принимать решения в рамках
реальных ситуаций.
Перси Хилл
Медфорд, шт. Массачусетс
Март 1970
ВВЕДЕНИЕ
История техники изобилует очерками о людях, практи-
ческий гений которых в какой-то степени обусловил появ-
ление современных технических достижений. Эта книга
предназначена для инженеров и студентов технических
вузов, обладающих упорством, проявляющих склонность к
творчеству н стремление решать проблехМы оригинальным
путем. Если инженер обладает этими качествами, то, со-
блюдая последовательность этапов творческого процесса и
процесса проектирования, он сможет создать изделие, ко-
торое может быть и не будет отмечено премией, но все же
будет одним из лучших, поскольку при его проектировании
соблюдается определенная последовательность этапов.
Таким образом, инженерное проектирование можно рас-
сматривать как науку. Под наукой обычно подразумевают
обобщенные и систематизированные знания. Научный ме-
тод дает решение проблемы, а при его повторном примене-
нии получают сравнимые результаты. Это утверждение
справедливо и для инженерного проектирования как нау-
ки. Если инженер строго соблюдает последовательность
этапов, он каждый раз будет создавать удачные изделия.
Ценность этих изделий повышается по мере приобретения
опыта, подобно тому как компетентность в традиционных
дисциплинах растет по мере накопления знаний.
Инженерное проектирование, как показано в книге,
представляет собой применение ряда фундаментальных
принципов и соотношений, составляющих творческий про-
цесс и процесс проектирования. Для более полной реализа-
ции возможностей инженерного проектирования особое
внимание необходимо уделять отдельным этапам и их вза-
имосвязи.
Инженерное проектирование отличается от естествен-
ных наук тем, что в процессе проектирования основное
внимание обращается на изучение подходов и методов,
дающих надежды на получение плодотворных результатов.
НОВЫЕ ИЗДЕЛИЯ
И ПОЛОЖЕНИЕ ФИРМЫ
НОВЫЕ ИЗДЕЛИЯ
Все промышленные предприятия, ориентирующиеся на
получение прибыли, в той или иной степени связаны с вы-
пуском продукции (изделия, услуги и т. д.), от сбыта кото-
рой зависит существование и развитие фирмы. Способно-
сти, талант и внимание руководителей, инженеров,
технологов, работников службы технического контроля, спе-
циалистов по рекламе и сбыту, торговых работников и об-
служивающего персонала направлены на то, чтобы выпуска-
емая продукция давала прибыль и, следовательно, обеспе-
чивала доход акционерам. Однако рано или поздно каждое
изделие вытесняется другим или вследствие конкуренции
снимается с производства, так как оно перестает приносить
прибыль. Мощными факторами, вызывающими замену од-
ного вида продукции другим, являются совершенствование
технологии и мода. Вспомним о ящиках со льдом, устрой-
стве для приготовления мороженого в домашних условиях,
патефоне со скоростью вращения диска 78 об/мин, паровозе
и пропеллере самолета. Даже обычная копировальная бу-
мага заменяется новой бумагой, которая не пачкает рук.
Все это лишь немногие вещи, которые уже заменены или
могут быть заменены другими — лучшими, более удобными
или более привлекательными. Изделия, которые несколько
лет назад были совершенно неизвестны, сегодня представ-
ляют прибыльные отрасли промышленности, например
множительные аппараты «Ксерокс», фотоаппараты «Поля-
роид», лазеры, спутники «Телстар», шариковые ручки.
Любая отрасль промышленности, если она не развива-
ется, не совершенствуется, оказывается нежизнеспособной
в современном мире. На протяжении всей истории развитие
производства связано главным образом с созданием новых
видов продукции. Наглядным примером могут служить
фирмы «Форд», «Дженерал моторе», «Истман кодак», «Дю-
пон» и «Америкен телефон энд телеграф компани». Поиск
и разработка идей для создания новых видов продукции
приобрели в последние годы большое значение. В буду-
I. НОВЫЕ ИЗДЕЛИЯ И ПОЛОЖЕНИЕ ФИРМЫ
Фиг. 1.1. Типичный цикл жизни новых изделий.
щем, по мере усиления конкуренции, появления все новых
и новых видов продукции срок пользования существующи-
ми изделиями будет постоянно сокращаться.
Новые виды продукции характеризуются типичной кри-
вой цикла жизни, изображенной на фиг. 1.1. Сбыт продук-
та (любого товара) после его появления быстро увеличи-
вается (участок 4), достигает максимума (Б), когда ры-
нок насыщается, а затем сбыт начинает сокращаться. Хотя
формы кривой сбыта и кривой прибыли аналогичны, они
не совпадают по фазе, так как уменьшение прибыли
(от точки А) наблюдается раньше, чем происходит сокра-
щение сбыта. Это объясняется тем, что максимальный
размер прибыли (точка А) соответствует точке максималь-
ного наклона кривой сбыта. Как только прирост сбыта на-
чинает уменьшаться, можно ожидать уменьшения прибы-
ли. До сих пор стратегия рынка строилась на основе кри-
вой сбыта, хотя очевидно, что стратегию производства
лучше строить на основе кривой прибыли, так как в этом
случае можно составить долгосрочный прогноз. Однако во
многих фирмах отсутствуют графики прибыли, построен-
ные вплоть до периода убывания сбыта. Применение вы-
числительных машин способствует улучшению организации
решения подобных задач. Появление новых изделий (как
результат изменения модели) для разных отраслей про-
мышленности носит различный характер. На графике
1. НОВЫЕ ИЗДЕЛИЯ И ПОЛОЖЕНИЕ ФИРМЫ
19
фиг. 1.1 лишь подчеркивается необходимость постепенного
ввода изделий на рынок. Как правило, цикл жизни изде-
лий широкого потребления короче, чем цикл жизни изде-
лий тяжелом промышленности.
В настоящее время периодический выпуск новых изде-
лий как гарантия процветания фирмы является общеприз-
нанным. Поэтому требуется активный поиск новых идей.
Статистика показывает, что для создания одного изделия,
пользующегося большим спросом и способного приносить
прибыль, необходимо иметь 55—60 хороших идей, кото-
рые можно получить как внутри фирмы, так и от внеш-
них источников. К внутренним источникам идей отно-
сятся:
1) совершенствование существующих изделий;
2) выпуск побочной продукции (например, фирма, из-
готавливающая лодки, начинает выпускать подвесные мо-
торы, якоря или вспомогательное оборудование);
3) организованное творчество в группах конструкто-
ров и разработчиков;
4) система поощрения идей и предложений, исходящих
от торговых работников, производственников, лаборантов,
работников службы доставки, секретарей и среднего руко-
водящего персонала.
К источникам идей, внешних по отношению к фирме,
относятся:
1) изучение возможностей и последствий конкуренции;
2) деятельность и новая продукция фирм вне сферы
действия рынка сбыта;
3) идеи от существующих и потенциальных клиентов;
4) перечни изобретений и заявок на патенты;
5) консультанты по поиску патентной информации;
6) консультации научных работников и инженеров;
7) университеты и частные лаборатории;
8) технические, экономические и другие специальные
книги и журналы;
9) собрания профессиональных обществ и торговых
ассоциаций;
10) правительственные консультационные организа-
ции.
ОЦЕНКА НОВОЙ ПРОДУКЦИИ
Когда фирма приступает к разработке нового изделия,
существует лишь один шанс из пяти получить прибыль.
Готовясь к выпуску продукции, фирма выясняет, какие
клиенты, конкуренты, поставщики, оборудование, рабочая
20 >. НОВЫЕ ИЗДЕЛИЯ И ПОЛОЖЕНИЕ ФИРМЫ
Фиг. 1.2. Этапы создания нового изделия.
сила и социально-экономические условия и в совокупности
определяют возможности успеха. Единственной гарантией
успеха является четкое определение и глубокое понимание
задач фирмы на период от двух до пяти или до десяти лет.
Кроме того, необходимо правильно распределить ответ-
ственность между разработчиками нового изделия, инжене-
рами, специалистами по организации сбыта продукции и
работниками торговли, которые находятся в курсе всех
мероприятий, проводимых фирмой.
Процесс появления нового изделия можно разбить на
ряд контролируемых этапов (фиг. 1.2).
Поиск новых идей
Получение идей для создания новых изделий от внут-
ренних и внешних источников.
Отбор идей
Отсеивание идей, явно не соответствующих целям и
возможностям фирмы. Эту работу выполняют руководите-
ли фирмы, поскольку только они имеют наиболее полное
представление о целях и задачах фирмы.
1, НОВЫЕ ИЗДЕЛИЯ И ПОЛОЖЕНИЕ ФИРМЫ 21
Анализ возможностей производства и сбыта
Переход от идеи к конкретным рекомендациям, вклю-
чая разработку первоначальной программы создания изде-
лия. Программа предусматривает проверку создаваемого
изделия на конкурентоспособность и оценку возможностей
сбыта, определение потребностей производства, каналов
распределения продукции, типа потребителей основного и
вспомогательного оборудования, необходимого для созда-
ния изделия, и финансовых затрат, необходимых для окон-
чательной отработки изделия.
Разработка изделия
Конструирование и проверка на всех этапах: от идеи,
представленной на бумаге, до получения готовой продук-
ции. Точно определяются размер, форма, вес и назначение
изделия, методы обработки, материалы, способ изготовле-
ния, рабочие характеристики, патентоспособность, техноло-
гическая оснастка, производственные затраты и порядок
обслуживания. Руководители предпочитают называть эту
стадию научно-исследовательской и опытно-конструктор-
ской работой. К сожалению, научные исследования состав-
ляют относительно небольшую часть программы разработ-
ки новой продукции, так как результатом научных иссле-
дований обычно являются знания, а результатом разработ-
ки — продукция.
Опытная продукция
Относительно небольшое число изделий, изготовленных
на производственной линии для испытания прочности за-
жимных приспособлений, крепления и т. п.; проверка ква-
лификации персонала; определение времени, затрачивае-
мого на изготовление изделия; контроль качества и техни-
ческий осмотр; оценка стоимости.
Проверка состояния рынка
На данном этапе выбирается определенный участок
рынка сбыта, на который на стадии опытного производст-
ва направляется создаваемая продукция. Специалиста по
сбыту интересует реакция покупателей, отношение опто-
вых торговцев, спрос на изделие, конкурентоспособность
по отношению к аналогичным изделиям и круг покупателей.
Эти коммерческие эксперименты необходимо проводить до
принятия решений об организации массового производ-
ства.
22 1. НОВЫЕ ИЗДЕЛИЯ И ПОЛОЖЕНИЕ ФИРМЫ
Организация массового производства
После тщательного изучения результатов, полученных
на предыдущих этапах, составляется окончательная про-
грамма производства и сбыта изделия. Репутация фирмы и
ее ресурсы с этого момента зависят от нового изделия.
Суммарное время , Z
Фиг. 1.3. Кривая убывания числа идей в процессе создания нового
изделия.
На протяжении этого периода руководители фирмы
должны непрерывно собирать и обрабатывать все данные,
которые способствуют совершенствованию изделия, спосо-
бов его производства и реализации.
Выше упоминалось, что для создания одного нового
удачного изделия требуется от 55 до 60 идей. На фиг. 1.3
показана кривая убывания числа идей и проектов по мере
разработки изделия. Процесс создания нового изделия
предполагает принятие ряда важных решений руководи-
телями фирмы, причем на каждом следующем этапе при-
нимать решения становится труднее, поскольку для их осу-
ществления требуются все большие затраты времени и де-
нег. На фиг. 1.4 приведены средние затраты на разных
этапах создания изделия для некоторой отрасли промыш-
ленности. Верхняя линия представляет суммарные затра-
ты, усредненные по всей отрасли для последних трех эта-
пов разработки изделия. Исключительно важное значение
имеет то, что отбор идей и анализ возможностей производ-
ства и сбыта фирмы выполняют на начальных этапах соз-
1. НОВЫЕ ИЗДЕЛИЯ И ПОЛОЖЕНИЕ ФИРМЫ 23
Дания изделия. Это позволяет исключить идеи, имеющие
ограниченную ценность до того, как разработка изделия
перейдет на более капиталоемкие этапы.
Совершенно очевидно, что задача руководителей фир-
мы состоит в том, чтобы отобрать наиболее ценные идеи,
Фиг. 1.4. Рост суммарных затрат в процессе создания нового
изделия.
на реализацию которых в процессе создания нового изде-
лия будет затрачено время и израсходованы деньги. К со-
жалению, создание новых изделий нередко сопряжено с
большим риском и чаще всего прибыль оказывается не-
большой. В среднем по промышленности реализация идеи,
способной обеспечить высокую прибыль, связана с большим
риском. Задача руководителей фирмы в том и состоит, что-
бы отобрать те редко встречающиеся идеи, реализация ко-
торых имеет больше шансов обеспечить прибыль при имею-
щихся ресурсах и рабочей силе. Эффективное управление
при выборе новой продукции характеризуется малой сте-
пенью риска и большой отдачей.
СОЗДАНИЕ ОПЫТНОГО ОБРАЗЦА
Превращение идеи в новое изделие, которое имеет
успех и удовлетворяет необходимым критериям, связан-
ным с его производством и сбытом, обладает высоким каче-
24 1. НОВЫЕ ИЗДЕЛИЯ И ПОЛОЖЕНИЕ ФИРМЫ
ством при минимальных затратах на производство и свое-
временно поставляется потребителю, зависит от таланта
и творческих способностей инженерного персонала. Вре-
менные и денежные затраты на проектирование и разра-
ботку нового изделия прямо пропорциональны техническо-
му содержанию идеи и степени применения известных ма-
териалов и технологических процессов.
Фиг. 1.5. Процесс инженерной деятельности.
Разработка изделия представляет собой первый этап
в процессе создания нового изделия и находится полностью
в компетенции инженерного персонала. За ним следует
разработка технологиечского процесса (фиг. 1.5). Разра-
ботка изделия состоит из проектирования, анализа и испы-
таний. Проектирование, по-видимому, — наиболее ответст-
венный этап, поскольку здесь определяются физическая
форма и технические характеристики изделия и проверя-
ется осуществимость самой идеи. Во многих фирмах про-
граммы создания новых изделий терпят неудачу, потому
что в целях экономии на этапе проектирования решения о
конструкции изделий принимают чертежники на основе
устных указаний инженеров или эскизов на клочках бума-
ги. Для успеха программы работы на данном этапе необхо-
димо поручать квалифицированным инженерам-конструк-
торам, которые должны знать и понимать (а на мелких
предприятиях и выполнять) обязанности проектировщика
и художника-конструктора, исследователя технических ре-
шений, чертежника, изготовителя макетов, инженера-ис-
пытателя, экономиста-калькулятора, специалиста по ма-
териалам и инженера-технолога. Инженер-конструктор
1. НОВЫЕ ИЗДЕЛИЯ И ПОЛОЖЕНИЕ ФИРМЫ 25
должен поддерживать тесные деловые взаимоотношения с
производственным персоналом, агентами по закупкам,
службами контроля качества, сбыта, перевозок, персона-
лом, осуществляющим техническое обслуживание изделия,
покупателями и вкладчиками капитала. От каждого из них
зависит, будет ли разработка изделия успешной или нет.
Для проверки и подтверждения осуществимости идеи
необходимо провести анализ. Следует отличать интуитив-
ные суждения (которые часто приводят к большим затра-
там, так как на разработку изделия методом проб и оши-
бок требуется много времени) от формализованной оценки,
основанной на расчетах оптимального использования мате-
риалов и рабочей силы и позволяющей определить соответ-
ствие изделия прогнозируемым характеристикам. Испыта-
ния представляют наиболее дорогостоящий этап, посколь-
ку для их проведения требуется специально оборудованное
место и аппаратура. Поэтому необходимо их тщательное
планирование. Испытания позволяют подтвердить прогно-
зируемые технические характеристики, обнаружить недо-
статки изделия при нормальных условиях эксплуатации и
проверить требуемую долговечность изделия.
Вторая стадия создания изделия — разработка техноло-
гического процесса — состоит из трех этапов: изготовление
изделия, движение материалов и управление предприяти-
ем. Инженер-технолог, консультируясь с конструктором,
разрабатывает технологию изготовления изделия и контро-
ля его качества, а также выбирает станки, оборудование и
аппаратуру, необходимые для того, чтобы изделие удовлет-
воряло техническим условиям и требованиям рынка. Дви-
жение материалов включает такие операции, как закупка,
получение и обработка всех материалов, идущих на изго-
товление изделия, а также хранение и перевозка готовой
продукции. Одним из наиболее трудно поддающихся про-
гнозированию видов деятельности является управление
предприятием, поскольку оно связано с отбором, профес-
сиональной подготовкой и распределением кадров, контро-
лем за рабочей силой, материалами и оборудованием.
Контроль за движением материалов и управление пред-
приятием при создании нового изделия обычно осуществ-
ляет руководитель производства (product manager). Раз-
работка технологического процесса должна быть увязана
с разработкой и проектированием изделия; это обеспечит
экономию времени и средств и приведет к совершенствова-
нию существующих изделий, а также позволит получить
представление о том, какого рода новые изделия удовлет-
воряют современным требованиям с точки зрения сбыта.
Разработка технологического процесса будет наиболее эф-
26 1. НОВЫЕ ИЗДЕЛИЯ И ПОЛОЖЕНИЕ ФИРМЫ
фективной при полной осведомленности о всех техниче-
ских новшествах и изменениях модели, осуществляемых
в конструкторском отделе.
ПРОБЛЕМЫ И ОПАСНОСТИ
Если руководители фирмы сознают важность новых
изделий для своей экономической деятельности, имеют
представление о процессе создания нового изделия и по-
нимают, что этим процессом можно управлять (т. е. орга-
низовать, руководить и контролировать), то они будут
вкладывать значительные средства в текущие программы
разработки изделий. Эти затраты жизненно необходимы
для развития фирмы, и можно ожидать, что в случае созда-
ния удачных новых изделий фирма получит прибыль. Лю-
бое предприятие будет процветать, если оно при отдель-
ных неудачах в основном выпускает изделия, приносящие
прибыль. Если же неудачи слишком часты, то фирма может
разориться. Поэтому рассмотрим некоторые общие пробле-
мы, возникающие при созданиии новых изделий.
Организация
Фирмы, которые приступают впервые к разработке но-
вых изделий, нередко пользуются методами руководства,
применявшимися при создании известных изделий, уже
пользующихся спросом. Это нередко затрудняет координа-
цию работы, так как при разработке нового изделия требу-
ется более глубокое изучение проблемы, взаимопонимание,
сотрудничество и более полный обмен информацией, чем в
том случае, когда решаемые задачи известны всему пер-
соналу. Для согласования интересов большого числа функ-
циональных подразделений, участвующих в создании но-
вых изделий, руководители фирмы должны четко опреде-
лить ответственность за разработку изделия, свести к
минимуму нарушение рабочих контактов и наладить функ-
циональные и информационные взаимоотношения. Поэто-
му неплохо составлять рабочие задания с их регулярным
(например, ежемесячным) пересмотром на начальных
этапах реорганизации.
Контроль за сроками исполнения
Многим фирмам недостает знаний и опыта в плапиро-
вании начальных этапов разработки новых изделий, поэто-
му изделие поступает в продажу нередко с запаздыванием,
1. НОВЫЕ ИЗДЕЛИЯ И ПОЛОЖЕНИЕ ФИРМЫ
27
и затраты превышают первоначально намеченную сумму.
Процесс планирования мероприятий и операций требует,
чтобы руководители применяли соответствующие методы
контроля за сроками исполнения. Система ПЕРТ (метод
оценки и пересмотра планов) является эффективным мето-
дом контроля за разработкой новых изделий, начиная с
этапов первоначального планирования и выработки идеи.
Этот метод как средство управления подробно описап в
гл. 7.
Отбор идей
Новые изделия обречены на неудачу, если выбор идей
осуществляется под влиянием настроения, интуиции или
эмоций. Известны случаи, когда фирмы встречали серьез-
ные затруднения со сбытом изделий, которые были выбра-
ны исходя из субъективных предпочтений (а не на основе
критериев отбора), либо в процессе отбора игнорировались
некоторые основные правила. Отбор идей должен осуще-
ствляться на основе четко сформулированных конкретных
целей фирмы. При этом необходимо учитывать, на какие
затраты фирма может пойти при создании данного изде-
лия. Затраты определяются рабочей силой, производ-
ственной площадью, материалами, рынками сбыта, торго-
выми организациями, а также тем, входит ли в намерения
фирмы дублировать существующий ассортимент изделий
(услуг) или его расширять.
Неудовлетворительный анализ возможностей
производства и сбыта
Важно, чтобы руководители фирмы оценивали имею-
щиеся возможности для производства и сбыта нового изде-
лия до того, как будут вложены средства и затрачено время
на его разработку. При поверхностном анализе возможно-
стей производства и сбыта (фирма стремится сэкономить
средства на данном этапе; при анализе не рассматривают-
ся неизученные вопросы и т. д.) изделие оказывается не-
удачным. Исключение из анализа плохо изученных вопро-
сов наблюдается довольно часто, так как фирма, приступа-
ющая к разработке новых изделий, не имеет каких-либо
данных относительно их производства и сбыта. Чем боль-
шей новизной характеризуется изделие, тем труднее про-
вести анализ. Для проведения анализа требуется тщатель-
ное и полное изучение рынка (тенденция его изменения,
конкуренция, емкость рынка), возможностей получения
прибыли, потребностей покупателей и некоторых данных,
28 1. НОВЫЕ ИЗДЕЛИЯ И ПОЛОЖЕНИЕ ФИРМЫ
характеризующих отношение покупателя к новому изде-
лию. Если фирма не имеет опыта в накоплении и анализе
данных в какой-нибудь из этих областей, то по этим вопро-
сам необходимо обратиться в надежную консультирующую
организацию.
Новые идеи и творчество
Если фирма ориентируется на разработку новых изде-
лий и осуществляет программу регулярного создания удач-
ных изделий на основе ежегодного планирования, то на
определенном этапе она сталкивается с уменьшением ко-
личества идей, возникающих в фирме. В конечном счете
это может повлиять на рост и прибыли фирмы. Успешно
работающие фирмы предупреждают снижение творческих
возможностей путем непрерывной оценки частоты появле-
ния и важности идей, связанных с созданием новых изде-
лий, обеспечивая соответствующие стимулы и обстановку
для творческой деятельности, поддерживая осведомлен-
ность в технических изменениях, тенденциях рынка, изме-
нениях состава и численности населения, интересах прави-
тельства и других факторах, влияющих па непрерывный
рост творческой активности.
Недостатки в разработке изделий, проверке рынка
и организации массового производства
Хотя эта проблема и не является серьезной для круп-
ных фирм, неудовлетворительная работа на последних и
наиболее капиталоемких этапах создания нового изделия
может определить его дальнейшую судьбу. Поскольку кон-
структорское бюро отвечает за разработку и создание опыт-
ного образца изделия, оно должно работать на основе хо-
рошо составленного и тщательно продуманного техническо-
го задания. Если техническое задание недостаточно проду-
мано и в нем не полностью отражены этапы, предшествую-
щие разработке изделия, то обдумывание и планирование,
проведенные ранее, могут оказаться бесполезными при
создании изделия.
Неудовлетворительное изучение рынка может служить
причиной неудачи изделия, если план изучения рынка
составлен плохо и не позволяет получить правильный от-
вет на нужные вопросы. Поскольку на разработку изделия
затрачены деньги, руководители фирм часто не доверяют
результатам обследования рынка и вместо того, чтобы до-
1. НОВЫЕ ИЗДЕЛИЯ И ПОЛОЖЕНИЕ ФИРМЫ 29
работать изделие, пытаются покрыть расходы, направляя
на рынок изделие, которое не будет иметь спроса.
Организация массового производства изделия должна
тщательно планироваться и учитывать полный план его
продажи. Изделие может не иметь спроса на данной ста-
дии, если оно предлагается покупателю несвоевременно
(слишком рано, слишком поздно, не по сезону), без соот-
ветствующей рекламы и внимания продавцов к покупате-
лям, а также при использовании покупателей в качестве
лаборатории для проверки пригодности изделия.
Возможность управления разработкой нового изделия
еще не говорит о том, что для всех фирм справедлива одна-
единственная формула. Однако это означает, что если фир-
ма желает иметь шансы на успех новых изделий, то она
должна составить такой план работы, который гарантиро-
вал бы оптимальное использование времени и средств на
их разработку.
Обязанности руководителей фирмы при создании новых
изделий состоят в основном в принятии решений в следую-
щих областях:
Определение целей фирмы (каЧс краткосрочных, так и
долгосрочных), которые служили бы критериями при
отборе новых изделий.
Принятие решений о том, какие изделия достигнут эта-
па разработки.
Принятие решений о времени изучения возможностей
сбыта нового изделия и о масштабах этой проверки.
Утверждение плана массового производства и принятие
решения об объеме сбыта.
Принятие решений о замене изделий и рыночной стра-
тегии на основе информации от покупателей, когда
изделие находится на рынке.
На принятие решений и распределение средств на лю-
бом этапе разработки изделия сильное влияние оказывают
высшее руководство, торговые организации, конструкторы
и разработчики изделия. Информация и фактические дан-
ные, на основе которых принимаются решения, определя-
ются многими аспектами работы фирмы. Точность и свое-
временность информации зависят от согласованных усилий
при четком разделении ответственности, распределении
обязанностей и взаимопонимании среди персонала, осу-
ществляющего разработку нового изделия. Схема организа-
ции, оказавшаяся эффективной для многих успешно рабо-
тающих фирм, включает несколько подразделений.
30 ’ НОВЫЕ ИЗДЕЛИЯ И ПОЛОЖЕНИЕ ФИРМЫ
Отдел планирования производства
Это относительно небольшой отдел, насчитывающий
четыре-пять сотрудников, специалистов в области исследо-
вания рынка, планирования, проектирования и админист-
ративного управления. Он подчиняется непосредственно
руководителям фирмы и отвечает за составление програм-
мы, обеспечивающей непрерывный поток идей, связанных
с созданием новых изделий; выдачу рекомендаций по но-
вым изделиям; отбор идей; предварительный анализ воз-
можностей производства и сбыта; выработку технических
условий на изделие; координацию деятельности отделов
и детальное планирование процесса создания нового изде-
лия. Одним из наиболее успешных средств планирования
и руководства разработкой новых изделий является метод
ПЕРТ (гл. 7). Он гарантирует тщательный анализ процес-
са разработки проекта до начала его выполнения, позволя-
ет определить требования к пересмотру проекта и обязывает
принимать решения, обеспечивающие проведение работы
по графику. Метод ПЕРТ позволяет четко установить пер-
сональную ответственность и координировать потребности,
а также определить, какие операции могут задержать вы-
полнение проекта. Он указывает наиболее критические
операции с точки зрения выполнения работы в срок, а так-
же показывает, с каким риском связано изменение програм-
мы, предусматривающее досрочное завершение работы.
Производственные группы
После того как идея одобрена, проанализирована и
можно приступать к разработке изделия, необходимо орга-
низовать производственную группу для координации дея-
тельности отделов и активного участия во всех мероприя-
тиях, связанных с созданием изделия. Эта группа должна
иметь специалистов по проектированию и разработке, изго-
товлению изделия, изучению рынка сбыта и финансиро-
ванию. Производственная группа обычно подчиняется не-
посредственно производственно-плановому отделу.
Комиссия по новым изделиям
Если руководители фирмы считают, что технический
надзор за существующей продукцией не вызывает затруд-
нений и они имеют возможность уделять достаточное вни-
мание программе разработки нового изделия, то нет необ-
ходимости создавать комиссию по разработке нового изде-
лия. Однако если у руководителей фирмы не хватает вре-
1. НОВЫЕ ИЗДЕЛИЯ И ПОЛОЖЕНИЕ ФИРМЫ 31
мени на управление разработкой, то наиболее эффектив-
ной мерой может оказаться создание комиссии по разра-
ботке нового изделия. Эта комиссия использует-
ся руководителями фирмы как главный консультативный
орган, который оказывает помощь в пересмотре и оценке
планов создания новой продукции, а в некоторых случаях
и помощь в определении целей, которые могут быть достиг-
нуты с помощью нового изделия. Одним из эффективных
методов комплектования этой комиссии является пригла-
шение авторитетных консультантов на договорной основе,
использование недавно уволившихся работников фирмы и
конкурирующих предприятий, а также ведущих работни-
ков отделений фирмы, способных к творческому труду.
Такое сочетание персонала (пять-шесть человек) позволяет
создать наиболее эффективную комиссию.
УПРАЖНЕНИЯ
1. Назовите три отрасли промышленности, в которых
модель изделия меняется не реже одного раза в год.
2. Назовите как можно больше изделий, которые, по
вашему мнению, меняются медленно, но спрос на них уве-
личивается при изменении упаковки.
3. Назовите пять новых электрических бытовых прибо-
ров или предметов домашнего обихода, появившихся за
последние шесть лет.
4. Назовите фирму, потерпевшую неудачу с новым
изделием или моделью и вскоре добившуюся успеха при
создании нового изделия или модели. Назовите это изделие
или модель.
5. Напишите название знакомого вам изделия. Укажи-
те три способа, которыми вы смогли бы поднять спрос на
это изделие.
6. Укажите одно новое изделие, которое, по вашему
мнению, имело бы спрос в каждой из следующих областей,
даже если само изделие еще не создано: а) производство
деталей автомобиля; б) оборудование для туризма и отды-
ха; в) кухонное оборудование и посуда.
7. Что, по вашему мнению, означает запланированное
устаревание при создании новых изделий?
8. Каким критериям должна удовлетворять идея нового
изделия, чтобы она была одобрена руководством фирмы?
9. Перечислите как можно больше причин неудачи но-
вых изделий, о которых вы можете вспомнить за пять
минут.
10. Составьте схему организации эффективного руко-
водства программой разработки нового изделия.
ТВОРЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС
ТВОРЧЕСТВО
Творчество можно определить как успешный полет
мысли за пределы известного. Оно дополняет знания, спо-
собствуя созданию вещей, которые не были известны ра-
нее. Творчески сконструированные технические устройст-
ва часто бывают построены из известных элементов или
основаны на известных принципах, сочетаемых каким-либо
новым, оригинальным способом. Инженерное творчество
ближе к изобретательству, чем к научному исследованию.
Творческой личности присущи огромная любознательность
и стремление создать что-то необычное, уделяя при зтом
внимание не традиционным, а оригинальным решениям.
Человек с творческой жилкой непрерывно изучает потреб-
ности общества в новой промышленной продукции и убеж-
ден, что стоящая перед ним задача всегда имеет оригиналь-
ное решение.
Наилучшей почвой для рождения творческих идей
является личный опыт. Личный опыт ценен потому, что он
всегда с вами и при необходимости им легко воспользовать-
ся. Подготовку, полученную на основе личного опыта, мож-
но назвать активной. Пассивную подготовку дает косвен-
ный опыт, например чтение, слушание лекций или
размышление. Таким образом, человек с творческими нак-
лонностями затрачивает много времени на приобретение
личного опыта, для чего он наблюдает, копается в различ-
ных механизмах и изучает работу многочисленных совре-
менных изделий. Такой человек всегда знает потреб-
ности общества в устройствах и приспособлениях, которые
экономят время, облегчают труд и создают комфорт.
Творчество требует внутренней дисциплины. Если че-
ловек берется за решение завладевшей им трудной пробле-
мы и не оставляет ее до тех пор, пока не будет получено
решение, то он обладает качествами, необходимыми для
творческой деятельности. Творческие люди, как правило,
необычны, они глубоко верят в свои возможности и предпо-
читают работать в одиночку.
2. ТВОРЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС 33
УПРАВЛЕНИЕ ТВОРЧЕСКИМ ВООБРАЖЕНИЕМ
Творческие открытия чаще всего делают люди, способ-
ные давать волю своему воображению, но умеющие свое-
временно вернуть его на землю. В фирме «Алюминум
компани» родился новый термин управление творческим
воображением (imagineering) *, удачно определяющий этот
процесс. Творческое воображение можно заставить рабо-
тать, только сбросив оковы традиционности, выработав
иммунитет против критики типа «это не будет работать»
и приняв вызов достичь «невозможного». Существующими
методами никогда не удастся получить удачных решений
трудных, неупорядоченных, нерешенных проблем, порож-
денных нашим окружением. Обычно решения, получаемые
с помощью имеющихся технических средств, являются
лишь временными и часто служат источником новых
проблем. Это скоростные автомагистрали, загрязнение воз-
духа, которое является побочным продуктом индустриали-
зации общества, и безработица как следствие автоматиза-
ции. При управлении творческим воображением мьь даем
нашему воображению возможность найти выход из возник-
шего тупика, а затем возвращаем нашу мысль к реальной
действительности. Этим методом можно отыскать долго-
срочные решения многих существующих в настоящее вре-
мя проблем, в том числе таких, как бедность, трущобы,
расовая сегрегация, автоматизация, ограниченность ресур-
сов, загрязнение окружающей среды, транспортные пробле-
мы, проблемы образования и урбанизация1 2.
ФОРМИРОВАНИЕ ИДЕЙ
Почти любую творческую идею выделяют из большого
числа менее значительных идей. Если рассматривается
достаточно большое число альтернатив, то вероятность
отыскания действительно творческого решения возрастает.
Процесс, посредством которого это достигается, называется
формированием идей (ideation). Для отыскания действи-
тельно полезных вариантов решения задачи требуется
тщательность, творческое воображение и внутренняя дис-
1 Imagineering — акроним от imagination engineering.—
Прим, пер ев.
2 Многие из перечисленных здесь автором проблем порождены
капиталистическим строем современной Америки и едва ли могут
быть решены с помощью даже самых смелых технических
проектов. — Прим. ред.
2-123
34 2. ТВОРЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС
циплина. Одним из способов формирования идей является
метод ассоциаций. Ассоциация, или связь идей, — это
явление, состоящее в том, что человек, наблюдая, слушая,
пробуя на вкус или осязая нечто, доступное ему в данный
момент, одновременно представляет себе что-то другое,
сходное с непосредственно воспринимаемым. Связь идей
может дать наибольший эффект в том случае, когда творче-
ское воображение может обращаться к другим идеям и
одна идея возникает на основе другой.
Проверено, что человек, способный предложить боль-
шое число идей за единицу времени, имеет больше шансов
выдать действительно ценные идеи. Умение высказывать
новые идеи требует постоянной практики и может совер-
шенствоваться путем познания природы, окружающих
предметов и повседневных событий. Обдумывание вариан-
тов решения задачи наиболее продуктивно тогда, когда
человек выполняет работу, не требующую умственного
напряжения, например косит траву, красит, моет окна,
ожидает автобуса или приема у врача. Действительно, в
процессе обдумывания идей часто можно выполнять рабо-
ту такого рода. Если в голову приходит идея, которая дей-
ствительно является оригинальной или представляется
ценной, то ее необходимо как можно быстрее записать, ибо
она может быть забыта, как только человек начнет раз-
мышлять над чем-нибудь другим.
При более строгом подходе к формированию идей
необходимо, чтобы характеристики проблемы анализиро-
вались на основе следующих критериев.
Что здесь не так?
Составьте полный перечень недостатков, которыми, по
вашему мнению, обладают какие-либо известные вам изде-
лия и идеи. (Почему консервные банки, открываемые
ключом, заменяют на банки с отвинчивающимися крыш-
ками?)
Как улучшить положение?
Не задумываясь над способом практической реализа-
ции, перечислите все возможности улучшения существую-
щего изделия. (Установка на шины стальных шипов по-
вышает проходимость машины на заснеженной дороге.)
Другие применения
Какие другие применения может иметь изделие в его
настоящем виде? Какие другие применения возможны при
2. ТВОРЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС 35
его модификации? Может ли изделие выполнять функцию,
для реализации которой оно первоначально не предназна-
чалось? (Убирающееся запасное колесо первоначально бы-
ло создано для самолета.)
Модификация
Измените отделку, форму, внешний вид, вес, звук, кон-
фигурацию, очертания. (Ежегодное изменение моделей
автомобилей учитывает меняющиеся вкусы и нужды ши-
рокого потребителя.)
Увеличение
Сделайте вещь крупнее, выше, длиннее, шире, тяжелее,
прочнее.
Уменьшение
Сделайте вещь компактнее, короче, уже, легче, кое-что
в ней уберите, попытайтесь ее миниатюризировать. (По-
явление микросхем привело к созданию новой отрасли
промышленности.)
Приспособление
Имеется ли что-либо похожее? Что можно заимство-
вать? Можно ли обнаружить сходство с чем-либо еще? Нет
ли средп запасов и излишков чего-либо такого, что можно
было бы использовать? (Прессуя пропитанную клеем дре-
весную стружку, которую раньше просто сжигали, дерево-
обрабатывающие предприятия в настоящее время изготов-
ляют плиты, превосходящие по ряду показателей фанеру.)
Противоположный подход
Попробуйте иной подход: посмотрите вещь с другой
стороны, переверните ее вверх дном, осмотрите со всех
сторон, перекомпонуйте, примените другую конфигурацию,
воспользуйтесь другим принципом действия. (Классиче-
ским примером является катушка спинпнга, конструкция
которой противоположна конструкции барабана для на-
мотки проволоки.)
Изменение внешнего вида
Измените цвет, форму или фасон, очертания, примени-
те новую упаковку или обертку. (Цветные телефонные ап-
параты, а также новые упаковочные материалы привлека-
ют внимание потребителя.)
36 2- ТВОРЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС
Сохранение старого
Дайте стилизованное конструкционное решение изде-
лия; повторите в нем элементы конструкции, популярной
в прошлом; поищите в конструкции выигрышные стороны;
критически отнеситесь к замечаниям типа: «Так больше
уже не делают». (Такому подходу следуют многие разра-
ботчики осветительных приборов и арматуры.)
Перестановка
Попробуйте другой порядок расположения, замените
одни элементы другими, соедините их между собой иначе,
переставьте местами. (Автомобили с задним расположе-
нием двигателя раскупаются довольно успешно; приобре-
тают популярность автомобили с передними ведущими ко-
лесами.)
Замена
Посмотрите, что чем можно заменить: пластмассу ме-
таллом, металл пластмассой, светлое темным, круг квад-
ратом. Какими другими процессами, принципами, теория-
ми или методами можно воспользоваться? (Применение
пластмассовых приборных панелей на щитке управления
легкового автомобиля позволило снизить его стоимость, а
также избавиться от проблем, порождаемых применением
хромированных металлических панелей.)
Сочетание
Комбинируйте различные идеи, принципы, методы,
компоненты, группы компонентов, аппаратуру, результа-
ты. (Хорошим примером сочетания инженерных принци-
пов является применение вычислительного устройства
для стабилизации судовых гребных винтов.)
Удобство обращения
Добейтесь, чтобы вещь стала легче, облегчала труд, бы-
ла удобней в обращении и проще в эксплуатации, отмеча-
лась бы большим быстродействием, работала автоматиче-
ски. (Электрический нож для открывания консервных ба-
г. творческий процесс 37
нок, электропосудомойка и другие бытовые приборы
превращают кухню в приятное для домашней хозяйки ме-
сто и привели к развитию ряда прибыльных отраслей про-
мышленности.)
Безопасность
Какие устройства, органы контроля, датчики или свой-
ства необходимо добавить, чтобы исключить возможность
несчастных случаев, телесных повреждений, взрыва? Сде-
лайте вещь нетоксичной, невоспламеняющейся, нержавею-
щей, неразрушающейся. Ваше изделие должно быть более
падежным, чем изделие конкурирующей фирмы, менее
опасным в обращении, более прочным. (Например, широ-
кому распространению электробритв, пластмассовых буты-
лок для моющих средств, жидкого шампуня и туалетной
воды, а также пластмассовых канистр для бензина способ-
ствовало то, что они безопаснее в обращении, чем вытес-
ненные ими изделия из стекла.)
Другим методом получения идей, эффективность кото-
рого была подтверждена в последнее время при поиске
неисправностей и решении исключительно сложных про-
блем, является так называемое вживание в роль 1 (role-
playing).
При использовании этого метода необходимо, чтобы че-
ловек, занятый поиском идей, ставил себя на место рас-
сматриваемой вещи, идеи или устройства и, отвечая на
собственные вопросы, представил себе, что он стал бы де-
лать в этом случае. Этим методом можно также эффектив-
но пользоваться для проверки осуществимости идеи; для
этого один человек «становится» идеей, а другие задают
ему наводящие вопросы, как защищающие, так и критику-
ющие эту идею. Для проверки возможностей сбыта изде-
лия несколько инженеров или руководителей фирмы бе-
рут на себя роль покупателей и критически оценивают это
изделие или обдумывают все причины возможной коммер-
ческой неудачи своего продукта.
Вживание в роль с целью выработки эффективных идей
может быть индивидуальным или в составе группы. Одна-
ко для применения этого метода необходима некоторая
практика, позволяющая выбрать наиболее продуктивного
медиума.
1 Этот метод называют иногда еще эмпатией. Краткое описание
эмпатии читатель может найти в книге Дж. Диксона «Проектиро-
вание систем», М., «Мир», 1969, стр. 45, 46, 58. — Прим, перед.
38 2- творческий процесс
НАГЛЯДНОЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ЗАДАННОЙ
ФУНКЦИИ
Стимулированию творческих решений при проектиро-
вании может способствовать соответствующая постановка
задачи. Очень часто инженеры тратят время на ре-
шение неверно сформулированных или малозначитель-
ных проблем. Метод наглядного представления заданной
функции (functional visualization), разработанный стар-
шим консультантом по экономическим вопросам фирмы
«Харбридж хаус» Тейлором, служит переходным звеном
между постановкой задачи и ее решением и способствует
соответствующему настроению мыслей и расширению ин-
формационной основы творчества.
Основная цель наглядного представления состоит в
такой постановке задачи, при которой особое внимание
уделяется назначению проекта и обеспечивается постепен-
ный и обдуманный переход от заданной функции к кон-
цепции, которая наилучшим образом отвечает поставлен-
ным требованиям.
Рассмотрим в качестве примера типичную постановку
задачи, заключающейся в разработке новой газонокосилки.
Естественно, что, пытаясь придумать новую конструкцию,
конструктор должен иметь наглядное представление о су-
ществующих двух- или четырехколесных ротационных
газонокосилках. Возможно, что, вместо того чтобы изобре-
тать что-то новое, он примет решение усовершенствовать
существующую газонокосилку.
Постановка той же задачи, но с упором на заданную
функцию, будет выглядеть так: разработать метод или
устройство для подрезки травы. В данном случае разработ-
чик автоматически станет думать о том, как осуществить
заданную функцию, в то время как необходимое для этого
оборудование отодвинется на второй план. Оборудование
в этом случае следует рассматривать как средство реализа-
ции заданной функции.
Другим примером может служить следующее задание
конструктору: разработать новый ключ для открывания
консервных банок. Используя метод наглядного представле-
ния заданной функции, эту проблему можно сформулиро-
вать следующим образом: разработать метод извлечения
содержимого из консервной банки.
В целом метод наглядного представления предполагает
изображение заданной функции, изобретение способов
осуществления этой функции и создание на их основе со-
ответствующего устройства.
2. ТВОРЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС 39
ДИАГРАММА ИДЕЙ
Исключительно трудно думать о нескольких вещах
сразу, хотя глаз может воспринимать одновременно почти
бесконечное множество предметов и легко отличать один
от другого. Метод генерирования идей на основе диаграм-
мы идей своей наглядностью способствует повышению
Возможные способы передвижения
применением вспомогательных С помощью транс-
средств портных средств
И I
По веде По воздуху
Фиг. 2.1. Типичная диаграмма идей.
гибкости мысли при отыскании различных вариантов ре-
шения проблемы или задания.
На фиг. 2.1 приведена диаграмма идей для случая по-
иска идеи создания новой транспортной системы. Состав-
ление диаграммы начинается с перечисления широких
областей, которые могут служить источником идей, затем
подобластей, более мелких рубрик и т. д. Чем более деталь-
ной является диаграмма, тем больше вероятность извлече-
ния из нее полезных идей. Наглядное представление неко-
торых идей содействует их более четкому пониманию, что
побуждает конструктора к более творческому подходу. По-
казанная здесь диаграмма, не являясь полной, не позволя-
ет читателю самостоятельно воспользоваться данным ме-
тодом. (См. упражнение 8 в конце главы.)
Вид транспортного
средства
АЕ ТЕ UE SE ME GE
AM ТМ им SM ММ GM
АТ ТТ UT ST мт GT
АО ТО ио SO МО GO
AF TF UF SF MF GF
-Электрическая(Е)
—Магнитная (М)
---Атомная (Т)
---Солнечная(О)
—Топливные эле-
менты (F)
а
Ч>1
О
Фиг. 2.2. Морфологическая матрица идей.
а — двумерная матрица, которая дает 30 возможных комбинаций. При-
ведем некоторые из них: электромобиль (АЕ); автомобиль, приводимый в
движение солнечной энергией (АО); поезд, приводимый в движение маг-
нитной энергией (ГМ); поезд метрополитена, приводимый в движение
атомной энергией (L7T); движущийся тротуар, приводимый в действие
электрической энергией (SE); монорельсовый транспорт, приводимый в
действие энергией топливных элементов (MF); монорельсовый транспорт,
приводимый в движение солнечной энергией (МО); аэросани, приводимые
в движение электрической энергией! (ОБ); аэросани, приводимые в дви-
жение солнечной эйергией (GO).
б — трехмерная матрица, которая дает 150 возможных комбинаций.
Приведем некоторые из них: Электромобиль; финансирование за счет
дотации федерального правительства (AEF). Поезд, приводимый в движе-
ние магнитной энергией; финансирование за счет налога на недвижи-
мость (ТМХ). Поезд метрополитена, приводимый в движение атомной
энергией; финансирование за счет средств штата (VTS). Монорельсовый
транспорт, приводимый в движение магнитной энергией; финансирование
из частных фондов (ММР). Аэросани, приводимые в движение солнечной
энергией; финансирование за счет налога на недвижимость (GOX).
Движущийся тротуар, приводимый в действие энергией топливных эле-
ментов; финансирование за счет сборов за пользование транспортными
средствами (SFT). Поезд метрополитена, приводимый в движение магнит-
ной энергией; финансирование из федеральных источников (VMF).
2. ТВОРЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС 41
МАТРИЦА ИДЕЙ
Более сложный метод генерирования идей заключает-
ся в морфологическом (т. е. относящемся к форме или
структуре) анализе независимых переменных, связанных
с решаемой проблемой или поставленной задачей. Для
каждой из этих переменных рассматриваются различ-
ные параметры, типы систем, свойства или методы и в со-
вокупности эти характеристики образуют таблицу, или
матрицу.
Различные сочетания указанных характеристик рож-
дают альтернативные идеи или рекомендуемые решения
поставленной задачи. Таким образом, число возможных
комбинаций здесь больше, чем в случае генерирования
идей методом свободных ассоциаций.
Для сформулированной выше задачи поиска идеи соз-
дания новой транспортной системы на фиг. 2.2 показано 30
различных идей, полученных для механической системы
наземного транспорта при рассмотрении двух переменных:
типа системы и источника энергии. Если эту же задачу
исследовать с добавлением третьей переменной — источни-
ка финансирования (что очень важно), то матрица стано-
вится трехмерной и имеет вид параллелепипеда, составлен-
ного из кубов малого размера, число которых зависит от
числа переменных. В нашем случае получено 150 возмож-
ных комбинаций, образующих такое же число различных
идей. Многие идеи явно неприемлемы и их сразу ясе необ-
ходимо отбросить, но в распоряжении конструктора все же
остается большое число идей, которые при ином подходе
могли бы остаться незамеченными.
МЕТОД МОЗГОВОГО ШТУРМА ’
Мозговой штурм представляет собой метод получения
новых идей путем творческого сотрудничества отдельных
членов организованной группы. Образование термина свя-
зано с тем, что группа как единый мозг штурмует творче-
ские решения рассматриваемых проблем. Это необходимо
делать энергично, причем все члены группы должны сосре-
доточивать свое внимание на одном и том же вопросе.
Этот метод изобрел в 1939 г. Осборн, заместитель ректора
1 Метод мозгового штурма называют также «штурмом мозгов»
или «мозговой атакой», см. Диксон Дж., «Проектирование систем»,
М., «Мир», 1969, стр. 40—42. — Прим, перев.
42 2. ТВОРЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС
университета в г. Буффало и основатель Института твор-
ческих методов обучения.
В Соединенных Штатах было проведено большое число
сеансов мозгового штурма в самых различных областях, и
почти все они оказались успешными с точки зрения полу-
ченных идей. Ведущие фирмы и общественные организа-
ции считают этот метод полезным. Такие сеансы устраи-
ваются в фирмах «Дженерал моторе», «Дженерал элект-
рик» и «Вестингауз», федеральных организациях, органах
управления штатов и городов, вооруженных силах и учеб-
ных заведениях. Если сеанс мозгового штурма оказывается
безуспешным или заканчивается хаосом, то неудачу сле-
дует полностью отнести на счет его руководителя. Ни при
каких обстоятельствах руководитель не должен подчерки-
вать свою осведомленность в рассматриваемом вопросе или
пытаться подчинить группу своей воле, поскольку это мо-
жет привести к плачевному результату: мало кто отважит-
ся выступать. Очень важно, чтобы руководитель умел
подавлять любую критику, которая может возникать в про-
цессе работы в форме таких замечаний: «Это не будет ра-
ботать», «Это уже продавалось», «Этого никто не купит»,
«Где ты слышал, чтобы так делали?» Руководитель должен
с самого начала потребовать, чтобы идеи, высказываемые
во время сеанса, обсуждались не сразу.
Сеанс, проводимый в непринужденной обстановке, ког-
да все участники свободно высказывают идеи по обсуж-
даемой проблеме, а руководитель выступает в роли арбит-
ра и иногда побуждает членов группы к высказыванию
идей, обычно является полезным и плодотворным.
Мозговой штурм — это не упражнения в высказывании
нелепостей, а целенаправленная работа группы, стремя-
щейся найти новые творческие идеи. Каждый член груп-
пы должен сосредоточить свое внимание на решаемой за-
даче и не увлекаться рассуждениями или высказыванием
критических мнений. Наилучшие результаты получают
тогда, когда группа в составе пяти-десяти человек работает
не более часа. Если руководитель считает, что число уча-
стников больше оптимального, то он может составить из
них две конкурирующие группы и посмотреть, кто из них
получит большее число идей. Для проведения сеанса моз-
гового штурма необходим руководитель или арбитр и сте-
нографистка ( или магнитофон), а один из выделенных
членов группы должен первым предлагать идеи для за-
травки. В некоторых случаях руководитель может сам
выступать в этой роли. Метод основан на том, что одна
высказываемая идея базируется на другой, комбинируется
с ней и порождает следующую, в результате чего возникает
2. ТВОРЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС 43
поток идей. Члены группы должны высказывать свои идеи
абсолютно свободно. Идеи, высказанные во время сеанса,
подвергаются пересмотру, явно плохие отрасываются, и
для более глубокого исследования составляется упорядо-
ченный перечень, начинающийся с хороших идей и закан-
чивающийся неудовлетворительными.
Недопустимость критики идей
Об этом необходимо предупредить в самом начале сеан-
са, и если происходит нарушение, то нарушитель получает
замечание либо его просят уйти. Критика часто приводит
к насмешкам, обрывающим творческий процесс.
Свободное выражение идей
Осборн отмечает: «Чем шире идея, тем лучше; легче
сказать банальность, чем что-то придумать».
Чем больше идей, тем лучше
Как уже указывалось ранее в этой главе, вероятность
появления одной или большего числа действительно важ-
ных идей прямо пропорциональна общему числу получа-
емых идей.
Обмен мыслями и сочетание идей
Члены группы должны стараться развивать идеи своих
коллег, строить одну идею на основе другой и пытаться
комбинировать некоторые идеи в других сочетаниях.
СИНЕКТИКА
Синектический подход к генерированию идей напоми-
нает мозговой штурм в том отношении, что он также осно-
ван на усилиях группы, направленных на получение воз-
можных решений предложенной задачи.
Различие состоит в том, что первоначально ведется
поиск лишь небольшого числа идей (двух-трех), которые
затем рассматриваются детально, при этом в процессе
обсуждения основную роль играет руководитель.
Вначале группе (состоящей из руководителя, пяти-де-
сяти членов и стенографистки) детально объясняется
проблема или задание, причем объяснение повторяется до
44 2- ТВОРЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС
тех пор, пока все поймут задачу до конца. Затем руково-
дитель начинает сеанс с выбора методики работы. Это
может быть вживание в роль (метод, описанный выше),
исследование некоторых второстепенных деталей пробле-
мы или рассмотрение аналогичной ситуации, которая, одна-
ко, не обязательно должна иметь непосредственное отно-
шение к предложенной проблеме. Когда кто-либо из
членов группы высказывает интересную идею, которая
может оказаться полезной, руководитель стремится напра-
вить обсуждение на развитие, а иногда и на анализ этой
идеи.
Синектический метод может, например, использоваться
при разработке инструментов для работы в космическом
пространстве и, в частности, при проектировании уст-
ройств для сверления отверстий в орбитальной платформе^
которые будут использоваться космонавтами.
Руководитель может рассмотреть, например, такие свя-
занные с созданием этих устройств вопросы, как потреб-
ность в портативных источниках энергии, смазка при
исключительно низких температурах, потребность в уст-
ройствах с нулевой реактивной силой и хранение инстру-
мента. Он может применить метод аналогий и, подвесив к
потолку на нитке кусок пенопласта, попытаться просвер-
лить в нем отверстие с помощью электродрели, не придер-
живая пенопласт свободной рукой. Разумеется, при при-
косновении электродрели пенопласт начнет раскачиваться,
и отверстие сделать не удастся. Такая наглядная демонст-
рация обычно производит сильное впечатление на любого
наблюдателя. Затем группа получает задание предложить
способы получения отверстий в пенопласте, и рано или
поздно кто-либо предлагает прожечь отверстие горящей
сигаретой. После этого руководитель начинает обсуждать
с группой получение более детального описания устройст-
ва, позволяющего достичь той же цели в космическом про-
странстве.
В общем случае синектический метод опирается на тот
факт, что умственная деятельность более продуктивна в
новой или незнакомой человеку обстановке. Ситуация, ана-
логичная рассматриваемой, быстро отвлекает человека от
конкретных условий исследуемой задачи (с традиционным
подходом к решению) и требует от него рассмотрения дру-
гой задачи, связанной с данной. Таким образом, знакомая
ситуация превращается в незнакомую. Если, например, в
группе рассматривается новая система для уборки снега,
то полезно параллельно обсудить перемещение грунта и
уборку опавшей листвы. Рассматривая возможные подхо-
ды к проектированию административного здания, полезно
г. творческий процесс 45
обсудить устройство пчелиного улья. При рассмотрении
конструкций целесообразно изучить строение дерева. Об-
суждение новых методов подрезки газонов может принять
форму детального анализа косовицы и прополки.
ТВОРЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС
Обычно творческие идеи не возникают мгновенно, как
в этом пытаются убедить нас некоторые авторы, желающие
драматизировать творческий процесс. Часто приходится
читать об изобретателе, которому совершенно новая идея
открылась в результате внезапного озарения, позволившего
ему увидеть новое устройство во всех деталях. Такие со-
бытия происходят редко. Чаще всего это просто сильное
преувеличение, стоящее на грани гиперболы.
Творческие идеи чаще появляются у людей, обладаю-
щих большой любознательностью, которая свойственна
всем детям, однако угасает в людях зрелого возраста. Твор-
чество начинается с внимания к деталям, которые обычно
игнорируются. Многие убеждены, что только последова-
тельный упорядоченный процесс обеспечивает творческое
решение проблемы, создание нового устройства или появле-
ние новой идеи. Следует, однако, иметь в виду, что не
существует какой-либо формулы творчества. То, что под-
ходит в одном случае, может не подойти в другом. Хотя
процесс творчества далее рассматривается в определенном
порядке, творческие идеи могут быть получены и в том
случае, когда процесс содержит не все перечисленные эта-
пы или протекает в другой, более предпочтительной после-
довательности. Важно, чтобы конструктор имел верное
представление о творческой стороне умственной деятель-
ности.
Этап 1. Беспокойство и осознание задачи
Часто творчество начинается с того, что в определен-
ной ситуации человек сталкивается с чем-то, вызывающим
у него раздражение или беспокойство. Такая ситуация
ставит перед ним определенную проблему, заставляет его
приняться за ее решение и предпринять некоторые шаги.
(«Потребность — мать изобретения», но только деятель-
ность рождает изобретателя.)
Этап 2. Подготовка
Подготовительный этап представляет собой период со-
знательной и направленной умственной деятельности. Этот
46 2- ТВОРЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС
очень важный этап требует самой высокой дисциплины
ума. На этом этапе очень подробно исследуются все воз-
можные решения и различные сочетания, способные дать
удовлетворительный результат. Довольно часто проблема
может быть решена уже на этом этапе. Если же здесь и
не будет получено решение, удовлетворяющее конструкто-
ра, то, во всяком случае, он ознакомится с задачей в самых
мельчайших подробностях.
Этап 3. Вынашивание идеи
Теперь ум уже полностью насыщен всеми возможными
вариантами, но еще не способен выдать творческую идею и
продолжает терзаться поиском решения, даже если необ-
ходимо отказаться от этой задачи и перейти к выполнению
другой. Этот период характеризуется началом непроиз-
вольной мыслительной работы над решением задачи. Про-
блеме дают возможность дозревать в течение определенно-
го времени, когда мозг подсознательно проверяет различ-
ные «забытые» комбинации.
Этап 4. Озарение
Озарение имеет место, когда творческая идея или ори-
гинальное решение приходит мгновенно, обычно в период
отдыха или во время выполнения другой работы, совер-
шенно не связанной с решением данной задачи. Некоторые
считают, что можно глубже проникнуть в сущность
идеи, когда мозг не работает (часто во время сна или от-
дыха) .
Разве не случалось вам, например, напрягать ум, без-
успешно пытаясь вспомнить какую-нибудь фамилию, на-
звание города или вещи, а ответ внезапно приходил в голо-
ву, когда вы думали о чем-либо другом? Это и есть некото-
рое подобие озарения.
Этап 5. Проверка
Итак, вы нашли творческую идею. Теперь необходимо
ее оценить и решить, действительно ли она является реше-
нием задачи. Для такой оценки необходимы данные, под-
тверждающие, что полученная идея действительно являет-
ся ценной, а в этом можно убедиться путем анализа, с
помощью эксперимента, а иногда опираясь на мнение при-
знанных авторитетов. Этот процесс называется проверкой
и часто требует большого напряжения. Это последний и
наиболее важный этап творческого процесса.
2. ТВОРЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС 47
Фиг. 2.3. Процесс творчества.
При подсознательно работающем мозге включение механизма припоми-
нания происходит лишь в том случае, когда этому предшествует подгото-
вительный этап и этап вынашивания идеи. При осознанно работающем
мозге механизм припоминания включается в любой момент.
На фиг. 2.3 графически показана скрытая работа мозга
в процессе творчества Представим память в виде бездон-
ного ящика, разделенного на две основные части барьером
памяти. В верхней части нашей модели памяти содержатся
наиболее свежие или устойчивые фактические данные, на-
пример имена, адреса, важные даты, сведения, относящие-
ся к той или иной научной дисциплине. В нижней части
1 В предисловии уже указывалось на серьезные недостатки из-
ложения автором психологических механизмов творческой дея-
тельности, которое можно рассматривать лишь как произвольную
иллюстрацию. — Прим. ред.
48 2. ТВОРЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС
хранятся давние или несущественные фактические дан-
ные, с которыми вы были знакомы ранее, но уже давно
позабыли, например старые номера телефонов, фамилия
учительницы, преподававшей один из предметов в пятом
классе, или телевизионная передача, которую вы смотрели
в прошлый четверг. Эти данные (почти забытые) исключи-
тельно трудно вспомнить, поскольку они находятся за
барьером памяти. К сожалению, фактические данные осе-
дают все ниже и ниже и чем дальше хранится тот или иной
факт в памяти и чем реже о нем вспоминают, тем ниже он
опускается относительно барьера памяти и может быть за-
быт навсегда.
Как уже указывалось ранее, творческая мысль не пред-
ставляет собой абсолютно новую идею. Нельзя создать что-
то такое, чего еще не существовало бы. Творчески мысля-
щий человек фактически рождает новые, еще не испытан-
ные комбинации идей, уже существующих в его голове.
Мозг — это бездонная кладовая идей, куда ежедневно до-
бавляется множество других идей. Активный и любозна-
тельный ум накапливает гораздо больше идей, чем пас-
сивный, и поэтому он может создать гораздо больше новых
комбинаций.
Рассмотрим теперь процесс припоминания фактов. Осо-
знанно работающий мозг может включать механизм- при-
поминания в любой момент. Самый незначительный сиг-
нал может заставить этот механизм «зацепить» факт,
который всплывает в памяти. Если же человек захочет
вспомнить факт, лежащий довольно глубоко, то он должен
подать гораздо более сильный сигнал, чтобы механизм па-
мяти «опустил крючок» поглубже. Сила сигнала прямо про-
порциональна объему подготовительной работы (этап 2),
происходящей в мозгу. Если эта подготовка ведется тща-
тельно, но факт все же не удается припомнить, то мозг но-
прежнему продолжает работать и происходит вынашива-
ние идеи (этап 3).
В этом периоде (период отдыха осознанно работающе-
го мозга) подсознание будет подавать сигналы механизму
припоминания, заставляющие его углубиться за барьер па-
мяти и отыскать факт, кажущийся забытым. Наилучшее
время для такой деятельности — отдых, состояние расслаб-
ления или сон. Чаще всего механизм припоминания будет
«поднимать» факты, которые сознание считает совершен-
но новыми и оригинальными (происходит озарение). Эти
факты, идеи, творческие мысли и плоды вдохновения нуж-
но немедленно записывать, чтобы воздействовать на них
сознанием, иначе они быстро опустятся за барьер памяти
и будут забыты навсегда. Вот почему многие люди с твор-
2. ТВОРЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС 49
ческпми наклонностями держат на тумбочке у своей посте-
ли карандаш и записную книжку: озарение часто пробуж-
дает их от глубокого сна.
ПРЕПЯТСТВИЯ ТВОРЧЕСТВУ
Наряду с применением методов генерирования идей и
стимулирования творческого процесса необходимо устра-
нить многие обычные препятствия, мешающие творческо-
му подходу к проектированию. Эти препятствия могут
быть как личного, так и организационного порядка. Впро-
чем, это не означает, что оба эти класса препятствий ча-
стично не перекрываются. Задача приводимой здесь клас-
сификации — объяснить некоторые опасности и показать,
каким образом фирма может создать творческую обстанов-
ку для своих сотрудников. Ряд таких препятствий кратко
характеризуются ниже. Одновременно приводятся приме-
ры их преодоления.
Препятствия личного порядка 1
Отсутствие гибкости
Знакомство с определенными предметами или концеп-
циями порождает некоторые неизменные представления
относительно их функции, чем ограничивается их цен-
ность. (Например, считается, что канцелярская скрепка
служит для скрепления бумаг, но ее можно использовать
также для прочистки курительной трубки, в качестве пру-
жины, звена цепочки, приспособления для чистки ногтей,
дырокола или шила, и, кроме того, это, по-видимому, наи-
лучшая из когда-либо изобретенных отмычек.)
Сила привычки
Здесь имеется в виду использование прежнего образа
мыслей, а также прежних методов и приемов для перехода
к новым проблемам. Установившийся подход к решению
проблем часто приводит к тому, что новые проблемы реша-
ются старыми методами. (Пусть вас не беспокоит то, что
вы не знаете, как это делалось раньше, не старайтесь под-
гонять решение к тому, что есть. Изобретайте методы, спо-
собные обеспечить удовлетворительное решение. Это осо-
бенно важно в научно-исследовательской работе.)
1 Raudsepp Е., Removing Barriers to Creativity, Machine Design
(May 24, 1962).
50 2. ТВОРЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС
Узкопрактический подход
Прямолинейный подход характеризуется тем, что вме-
сто всестороннего обдумывания проблемы мы сразу же пе-
реходим к фактам и тем самым слишком быстро беремся
за ее непосредственное решение. Преждевременный упор
на детали губит всякую возможность творчества. (Лучше
всего приступить к решению новой проблемы или раз-
работке нового изделия, продумав вначале все варианты,
какими бы необычными они ни казались, а затем остано-
виться на наиболее реальных решениях.)
Чрезмерная специализация
Специализация может настолько ограничивать круго-
зор, что технические познания инженера и его понима-
ние реального мира будут неглубокими, препятствуя тем
самым поиску идей, лежащих на стыке различных дисцип-
лин. (Никогда не отказывайтесь от идей, которые находят-
ся за пределами вашей дисциплины. Старайтесь как можно
больше расширять свои познания в различных областях:
психологии, медицине, искусстве, экономике. Воспитывай-
те в себе любознательность. Не прячьтесь в щель и не иди-
те по проторенной дорожке.)
Влияние авторитетов
Часто инженеры и студенты в такой степени находятся
под влиянием суждений и методов признанных авторите-
тов, что они сразу же признают их ведущую роль и не
могут выработать в себе качеств, необходимых руководи-
телю. Чем быстрее человек убеждается в том, что его окру-
жают такие же люди, как он сам, тем на большее творче-
ство он оказывается способен. Творческие идеи не нужда-
ются в поддержке авторитетов, поскольку такие идеи явля-
ются оригинальными и могут возникать лишь в результа-
те самовыражения.
Боязнь критики
Люди с исключительными творческими способностями
рождают необычные идеи. Чем сильнее эти способности,
тем необычнее у такого человека идеи. Если конструктора
постоянно занимает вопрос, приемлемы ли его идеи для
других, то это может лишь подавить в нем творческое на-
чало. (Если не заглядывать далеко, то можно «логически»
показать, что почти любая предлагаемая идея является
невыполнимой, неправильной или несущественной; поэто-
му многие боятся критики идей. Пусть вас не обескуражи-
вают такие слова: «Я где-то уже это видел», «Это ие будет
2. ТВОРЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС
51
работать», «Не может быть, чтобы кто-то не придумал это
раньше», «Это нельзя будет продать».)
Препятствия организационного порядка 1
Стремление к немедленному использованию идей
Нажим с целью ускоренного выпуска продукции обыч-
но приводит к спешке, так как необходимо уложиться в
непомерно сжатые сроки, установленные руководством.
Обычное недоверие к оригинальному решению
Стремление руководства указывать творчески мыслящим
инженерам, что и как делать
Строго иерархическая организационная структура
Нежелание руководства возлагать ответственность
на подчиненных
Отсутствие долгосрочных целей
Разногласия внутри руководства относительно основных целей
Неудача эксперимента
Частое изменение основных решений
Отсутствие эффективной системы контактов между инженерами
и руководителями фирмы
Горизонтальный, а не вертикальный поток новых идей
Неумение руководства фирмы выявлять и поощрять
творческие способности
Отрицательное отношение руководства фирмы ко всем новым
идеям
Дональд Фрей, сотрудник фирмы «Форд мотор», на се-
минаре по повышению квалификации инженеров при Ми-
чиганском университете высказал следующее замечание:
«Любой руководитель способен быстрее губить таланты,
чем привлекать новые, если он не представляет хорошим
специалистам возможность проявлять свои способности,
приобретать новый опыт, получать сложные задания...»
Нежелание руководителей фирмы рисковать
Неправильное использование или неправильное распределение
кредитов
Удовлетворенность существующим положением
1 Raudsepp Е., Simulation Invention, Machine Design (April
1, 1965).
52 2. ТВОРЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС
Стремление придерживаться заведенного порядка или
следовать установившейся практике
Отказ в приеме на работу творчески мыслящим инженерам
по той причине, что «им не нравится структура нашей
организации»
Разумные руководители сумеют извлечь выгоду из зна-
комства с этим перечнем и честно спросят себя, имеются
ли во всех звеньях их организации возможности для твор-
ческой работы сотрудников.
УПРАЖНЕНИЯ
1. Один инженер, работая в субботу вечером на лужай-
ке у своего дома, задумался о том, как совместить мотор-
ную газонокосилку с разбрасывателем удобрений. Его идея
состояла в том, чтобы прикрепить к задней раме косилки
пластмассовый ящик для удобрений и удобрять лужайку в
процессе движения газонокосилки. Перечислите как можно
больше идей, связанных с комбинацией отдельных эле-
ментов с целью экономии времени или усилий. (Указание:
подумайте о кухне, ванной комнате, автомобиле, самолете,
ручном инструменте, туристском лагере, т. е. о тех облас-
тях, где у вас имеется некоторый опыт.)
2. Представьте себе, что вы работаете на мыловарен-
ном заводе в цехе кускового мыла. Ваша задача состоит
в том, чтобы найти как можно больше различных способов
употребления кускового мыла, помимо мытья и стирки.
Ваша основная задача — добиться увеличения продажи
мыла. Назовите как можно больше различных способов
употребления мыла, которые, по вашему мнению, могли бы
способствовать продаже этого товара.
3. Возьмите обычные плоскогубцы. Перечислите воз-
можные способы улучшения их конструкции, позволяющие
сделать их более совершенным инструментом. После это-
го предложите еще три усовершенствования.
4. Укажите все возможные способы использования зуб-
ной щетки после того, как она отслужит свой срок.
5. Ниже перечислены несколько известных приборов и
устройств:
а) настольный радиоприемник,
б) пылесос,
в) газонокосилка,
г) подвесной мотор.
Укажите все недостатки каждого из них и возможные
усовершенствования существующей конструкции. Про-
2. ТВОРЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС 53
смотрев каждый перечень, определите потребность в но-
вом, более совершенном изделии, которое сможет найти
сбыт.
6. Применив метод наглядного представления заданной
функции, дайте новую формулировку следующих задач с
тем, чтобы конструктор смог прежде всего получить пред-
ставление о назначении изделия:
а) разработайте новую настольную лампу, которая мог-
ла бы конкурировать с лампами дневного света;
б) разработайте усовершенствованный снегоочисти-
тель;
в) разработайте ручку или карандаш, способные кон-
курировать с шариковыми ручками;
г) предложите методы совершенствования городских
транспортных систем.
7. Представьте себе, что вам поручено создать новый
инструмент для открывания консервных банок, способный
конкурировать с консервным ножом. Выберете три неза-
висимые переменные и составьте трехмерную матрицу
идей путем разделения каждой переменной. Сколько идей
позволяет получить ваша матрица?
8. На фиг. 2.1 показана типичная диаграмма идей
для создания новой транспортной системы. Однако эта
диаграмма является неполной. Скопируйте диаграмму, до-
полнив ее настолько, насколько позволяет ваш опыт. Пос-
ле изучения диаграммы предложите хотя бы одну эффек-
тивную транспортную систему каждого типа (наземную,
водную и воздушную).
9. Применение канцелярской скрепки. Соберите следу-
ющие предметы, которые обычно можно найти в любом
столе: 12 канцелярских скрепок, 1 лезвие безопасной брит-
вы, 6 кнопок, 2 английские булавки, 4 карандаша, 9 рези-
новых зажимов, 2 листа писчей бумаги (216X279 мм),
1 лист алюминиевой фольги (216X279 мм), 4 гибкие бу-
лавки, 60 см изолированного провода.
Используя в качестве элементов вашей конструкции
только эти предметы, придумайте и изготовьте что-нибудь
полезное.
10. Назовите как можно больше причин, препятствую-
щих творчеству (личного или организационного порядка),
которые, по вашему мнению, затрудняют рождение новых
идей на вашем предприятии.
ПРОЦЕСС
ПРОЕКТИРОВАНИЯ
ИНЖЕНЕРНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ
Проектировать — это творить, создавать что-то новое.
Результатом проектирования часто оказываются изделия,
обеспечивающие получение прибыли. Инженерное проек-
тирование — это непрерывный процесс, в котором научная
и техническая информация используется для создания но-
вой системы, нового устройства или процесса, приносящих
обществу определенную пользу.
Умение проектировать — это одновременно и наука и
искусство. Как науку проектирование можно постигнуть
путем систематических занятий, накопления опыта и ре-
шения проблем. Как искусство проектирование требует
полной отдачи от тех, кто стремится овладеть им. Проекти-
рование предполагает применение анализа и синтеза. Од-
нако нередко анализ отождествляют с проектированием,
ибо считают, что если в данной ситуации проведен хоро-
ший анализ, то и проектирование выполнено хорошо. Ана-
лиз, т. е. расчленение рассматриваемой ситуации на конт-
ролируемые элементы и изучение каждого элемента в от-
дельности, выполняется при проектировании для проверки
первоначально поставленных целей. Синтез — объедине-
ние элементов в единое целое — ближе к проектированию,
чем любой другой процесс, но он должен быть творческим,
чтобы комбинация объединяемых элементов была ориги-
нальной. В процессе проектирования наука и искусство,
анализ и синтез неотделимы друг от друга и проявляются
одновременно.
При проектировании устройства, системы или процес-
са можно базироваться на одном из двух принципов:
1) эволюционные изменения и 2) создание нового. Метод
эволюционных изменений характерен для первых лет про-
мышленной революции, когда конкуренция товаров была
слабой, технология совершенствовалась медленно и риск
при вложении капиталов был минимальным. Если изделие
совершенствуется в течение определенного промежутка
3, ПРОЦЕСС проектирования 55
времени путем внесения лишь незначительных улучшений,
то риск допустить крупные ошибки невелик и конструктор
может проявить свои творческие способности.
В настоящее время в большей степени, чем когда-либо,
проектирование связано с непрерывным созданием новых
изделий. Бурный рост научных и технических открытий,
конкуренция между фирмами за рынки сбыта выдвинули
на первый план создание новых изделий, что настоятельно
требует внедрения технических новшеств. В этом случае
творческих навыков конструктора и его способностей к ана-
лизу бывает недостаточно, поскольку нет опыта, на основе
которого можно было бы принимать решения. Поэтому та-
кая практика проектирования сопряжена с большим рис-
ком. Подобно тому как наука неотделима от искусства и
анализ связан с синтезом, эволюционные изменения и
появление нового происходят одновременно. С самого нача-
ла мысль конструктора должна быть направлена на созда-
ние нового, на поиск жизнеспособной идеи, обладающей
оригинальностью. По мере работы над проектом конструк-
тор непрерывно сверяет свои идеи с прошлым и текущим
состоянием вопроса. Проектирование может быть нацелено
на будущее, но его результаты должны основываться на
том, что было известно в прошлом. Таким образом, кон-
структор одновременно создает новое и осуществляет эволю-
ционные изменения.
Наибольших успехов в проектировании может достиг-
нуть тот, кому присущи следующие качества, приобретае-
мые в процессе обучения (в том числе путем самообразова-
ния), а также благодаря внутренней дисциплине и любви
к творчеству.
Грамотность
Конструктор должен знать физические законы и осно-
вы математики.
Мастерство
Конструктор должен разрабатывать и непрерывно со-
вершенствовать аналитические и графические методы ре-
шения задач, методы экспериментальной работы, устные
и письменные способы передачи идей.
Заинтересованность
Важно, чтобы конструктор проявлял заинтересован-
ность и активную любознательность, обладал гибкостью
мышления, проявлял научную добросовестность, ответст-
56 3. ПРОЦЕСС ПРОЕКТИРОВАНИЯ
венность за разрабатываемую конструкцию, охотно прини-
мал решения, умел излагать и отстаивать свои идеи и стре-
мился выносить суждения на основе опыта.
Творчество
Успех зависит также от желания избегать традицион-
ных решений, стремления добиваться оригинальных ре-
зультатов и искать области применения устройств, а так-
же от убежденности в том, что творческое решение суще-
ствует.
НАУЧНЫЙ МЕТОД
Прежде чем обсуждать методику проектирования, со-
поставим «метод проектирования» с «научным методом»
для проведения сравнения между ними. Хотя оба эти ме-
тода не связаны друг с другом, их существование обуслов-
лено относительными успехами каждого из них. Результа-
ты, получаемые при проектировании, обычно обогащают
научные исследования, которые в свою очередь дают кон-
структору дополнительную информацию для новых разра-
боток.
На фиг. 3.1 схематично представлены основные этапы
в научном методе и методе проектирования, каждый из ко-
торых можно разбить на ряд подэтапов.
Научный метод начинается с некоторого объема суще-
ствующих знаний в форме научных законов. Когда ученый
наблюдает за природой в свете этих законов, его научная
любознательность требует поиска, исследования или раз-
работки новой идеи, он принимает гипотезу, объясняющую
изучаемое явление.
Затем он проводит логический анализ гипотезы, в ре-
зультате которого предложенное объяснение явления ли-
бо подтверждается, либо отвергается. Построение гипоте-
зы и анализ повторяются несколько раз, так как анализ
часто показывает слабость или порочность гипотезы, кото-
рую необходимо изменить и затем проанализировать заново.
Если гипотеза подтверждается, ученый должен дока-
зать ее справедливость своим коллегам. Наконец, идея со-
общается научной общественности, тем самым увеличи-
вается объем существующих знаний. На этом цепь попол-
нения знаний замыкается.
Метод проектирования начинается с получения инфор-
мации о состоянии данной области: сведения о техничес-
ких устройствах, материалах, методах изготовления, ком-
3. ПРОЦЕСС ПРОЕКТИРОВАНИЯ 57
Фиг. 3.1. Научный метод и метод проектирования (основные этапы.)
понентах, процессах, состоянии рынка и т. д. Например,
современное общество обеспокоено такими проблемами, как
загрязнение окружающей среды и транспортные перегруз-
ки. Фирмы пытаются создать новые системы, процессы или
устройства, а конструктор определяет потребность в систе-
ме, обеспечивающей решение подобной проблемы. Затем
сформулированная потребность должна быть представлена
в виде математической или графической модели, выража-
ющей концепцию. Осуществимость этой концепции прове-
ряется путем анализа. Как и для научного метода, повтор-
ный анализ и повторное формирование концепции не обя-
зательно приводят к тому, что идея достигает стадии про-
изводства. Производственный цпкл замыкается, когда
устройство оказывается приемлемым с точки зрения техно-
логии и расширяет круг существующих технических
средств. Затем цикл повторяется снова.
Хотя эти два метода сходны друг с другом и требуют
аналогичной умственной деятельности, они существенно
различаются мотивировкой и обстановкой, в которой про-
текают оба процесса. Ученым движет научная любозна-
тельность, потребность в профессиональном признании или
престиже среди своих коллег, и он работает в условиях,
когда время и деньги не являются определяющими факто-
58 з. процесс Проектирования
рамп. В то же время инженер-конструктор должен созда-
вать что-то полезное обществу. Он постоянно находится
под давлением фактора времени, конкуренции, состояния
рынка и затрат на разработку изделия; живет в состоянии
неопределенности, даже когда разработанное им изделие
принято, поскольку он обязан обеспечить оригинальность
изделия и его сбыт, так как конкуренты стараются создать
лучшее изделие.
ПРОЦЕСС ПРОЕКТИРОВАНИЯ
При проектировании устройства, системы или процес-
са необходимо обеспечить выполнение ряда условий, свя-
занных с такими факторами, как затраты, время, критерии
отбора, техническая осуществимость, рабочие характерис-
тики, производство, техническая эстетика. Для этого про-
ектирование должно осуществляться по методике, гаран-
тирующей получение действительно полезного изделия,
имеющего шансы на успешный сбыт. Методика проекти-
рования — это не формула и даже не инструкция, а после-
довательность событий, составляющих процесс проектиро-
вания, в рамках которого возможно логическое развитие
конструкции. Процесс проектирования состоит из отдель-
ных этапов (фиг. 3.2), позволяющих определить фактиче-
ское состояние разработки и последующий этап. Этапы мо-
гут повторяться, так как в процессе работы над изделием
требуется принимать ряд решений. Чаще всего происходит
чередование этапов, пока, наконец, не будет достигнуто та-
кое состояние разработки, при котором возможен переход
на следующий этап. Наиболее часто повторяются такие
этапы, как выработка концепции и анализ, на которых об-
щее представление о конструкции проверяется с использо-
ванием физических законов, многократно обдумывается и
вновь проверяется возможность создания изделия. Форми-
рование новых идей может происходить на этапе, изобра-
женном на схеме, либо в зависимости от характера разра-
ботки еще раньше.
Ниже кратко описан каждый этап процесса проектиро-
вания.
Определение потребности. Конструктор, сталкиваясь с
определенной ситуацией, которая его раздражает или вол-
нует, стремится что-то сделать для ее изменения, и его
творческое воображение под действием этого стимула оп-
ределяет существующую потребность.
3. ПРОЦЕСС ПРОЕКТИРОВАНИЯ 59
Фиг. 3,2. Процесс проектирования.
Определение цели. Формулировка в общих выражени-
ях характеристик системы, устройства или процесса, кото-
рые удовлетворяют эту потребность.
Научные исследования. Сбор всей доступной информа-
ции, связанной с решением поставленной цели.
Формулировка задания. Перечень данных и параметров,
обеспечивающих достижение поставленной цели.
Формирование идей. Процесс рождения новых идей.
Выработка концепции. Оригинальная, новаторская, твор-
ческая, изобретательская деятельность в форме выработки
вариантов возможных решений поставленной цели. На этом
этапе обычно выполняются эскизы от руки.
60 3. ПРОЦЕСС ПРОЕКТИРОВАНИЯ
Анализ. Проверка выбранных концепций на соответ-
ствие физическим законам.
Эксперимент. Создание опытного образца и лаборатор-
ные испытания (определение рабочих характеристик, ра-
ботоспособности, надежности и долговечности).
Решение. Описание системы, процесса пли устройства в
виде отчета, содержащего описание изделия, рабочие чер-
тежи, технические условия, перечень деталей и калькуля-
цию затрат.
Производство. Определение объема производства и по-
требности в производственном оборудовании; методы изго-
товления продукции, приобретение сырья и полуфабрика-
тов, автоматизация, календарное планирование, контроль
качества и приемочный контроль.
Распределение продукции. Установление конкуренто-
способных цен, реклама, нахождение рынков сбыта, обес-
печение прибыли.
Потребление. Контакты с потребителями, ремонт, обслу-
живание.
ЭТАПЫ И МЕТОДЫ
Известно, что для создания одного удачного изделия
требуется 55—60 идей (гл. 1), и поскольку по мере разра-
ботки изделия расходы возрастают, очевидно, что для за-
вершения цикла проектирования недостаточно только
творческого мышления. По-видимому, наиболее важным в
процессе проектирования является разрешение противоре-
чия между творческим мышлением и логическим анализом.
Творческое мышление более продуктивно в том случае,
когда воображение может свободно охватить сразу все сто-
роны рассматриваемой проблемы.
Анализ же дает наилучшие результаты при последова-
тельном, упорядоченном рассмотрении проблемы. В про-
цессе проектирования соблюдается разумный баланс меж-
ду творческим мышлением и логическим анализом, что
крайне важно для успешного проектирования. Действи-
тельно, поскольку процесс проектирования представляет
собой последовательность этапов, определяющих состояние
разработки, то в данном случае можно легко проводить ло-
гический анализ. Кроме того, поскольку этапы определены
довольно широко и могут повторяться, то творческое мыш-
ление также не ограничивается. Логический анализ и твор-
ческое мышление в рамках данной схемы могут протекать
3. ПРОЦЕСС ПРОЕКТИРОВАНИЯ 61
одновременно. Ниже рассмотрены этапы процесса проек-
тирования и некоторые известные методы, используемые
для достижения определенного этапа и обеспечивающие
оптимальный переход с одного этапа на другой.
Определение потребности
Процесс проектирования начинается с идеи. Нередко
идея порождается настойчивым желанием фирмы выпус-
тить новую продукцию или стремлением решить ту или
иную социальную проблему. Определение потребности, в
некотором отношении полезной обществу, требует в выс-
шей степени творческого мышления. Для этого необходи-
мо заставлять работать воображение и, непрерывно следя
за обстановкой, искать новые идеи. Если конструктор «на-
строен» на определение потребности в ситуации, которая
не является идеальной, и он принимает решение изменить
положение, то генерирование идей происходит более или
менее автоматически. В таком состоянии следует прово-
дить предварительный отбор идей (выбрать наилучшую),
прежде чем переходить к следующему этапу. На этом эта-
пе необходимо ответить на следующие вопросы: соответ-
ствует лп идея критериям фирмы, имеет ли она шансы на
успех и можно ли ее реализовать при существующем раз-
витии техники за приемлемый промежуток времени. Если
ответы утвердительны, то потребность (идея) существует,
и можно приступить к следующему логическому этапу.
Определение цели
Определение потребности — это в основном умствен-
ная деятельность, приводящая к появлению идеи, которую
необходимо перенести на бумагу, сформулировав ее как
некоторую цель. Такая формулировка в общих выражени-
ях определяет, что должен сделать конструктор для удов-
летворения потребности, и представляет собой довольно
общее описание требуемого конечного продукта. Многие
трудности, встречающиеся при проектировании, часто обус-
ловлены тем, что цели формулируются неудовлетворитель-
но либо поспешно.
В качестве примера процесса проектирования на дан-
ном этапе рассмотрим случай, когда частнопрактикующего
инженера (консультанта) беспокоит то, что уборка опав-
ших листьев с лужайки требует больших хлопот и отнима-
ет много времени, которое он с большим удовольствием по-
тратил бы на игру в гольф. После прочитанной в газете
62 3- ПРОЦЕСС ПРОЕКТИРОВАНИЯ
статьи, озаглавленной «Сжигание листьев осенью увели-
чивает загрязнение воздуха», он приходит к выводу, что
существует настоятельная потребность в устройстве, уби-
рающем опавшие листья. После тщательного обдумывания
и разговоров с соседями он сформулировал цель в следу-
ющем виде: «Разработать устройство (или систему) для
уборки опавших листьев с пригородных лужаек и газонов;
устройство должно быть безопасным, простым в эксплуа-
тации и не увеличивать загрязнение воздуха».
Научные исследования
Чтобы изделие новой конструкции имело шансы на ус-
пех (т. е. пользовалось спросом), необходим сбор всей до-
ступной информации, связанной с достижением поставлен-
ной цели. Для этого можно использовать следующие ис-
точники информации: технические и профессиональные
журналы, реферативные журналы, отчеты о научных ис-
следованиях (в правительственных и частных организаци-
ях), технические библиотеки, каталоги поставщиков ком-
плектующих элементов, материалы патентного бюро США.
Эта информация может отражать уже полученные резуль-
таты, современное состояние вопроса и наличие оборудова-
ния, необходимого для достижения поставленной цели. Не-
редко результатом сбора информации является изменение
или отказ от цели, так как оказывается, что подобное из-
делие уже существует. Безусловно, такая информация
избавит конструктора и фирму от многих затруднении и
позволит сэкономить время и деньги.
Формулировка задания
На этом этапе конструктор должен перечислить все ос-
новные данные, определяющие разработку изделия и обес-
печивающие достижение поставленной цели. Важно иметь
в виду, что формулировка задания должна представлять
собой не свод правил для конструктора, а скорее памятку,
помогающую направить усилия на достижение поставлен-
ной цели. Поскольку на этом этапе конструктор должен
уметь творчески мыслить, охватывая все этапы работы над
изделием, то он может подвергнуть сомнению поставлен-
ную цель, может пересмотреть ее или даже отказаться от
проекта.
Возвращаясь к приведенному выше примеру, следую-
щий неполный перечень можно рассматривать как некото-
рую часть формулировки задания:
3. ПРОЦЕСС проектирования 63
1. Устройство должно быть безопасным в работе (осо-
бенно, когда поблизости находятся дети).
2. Управление устройством должно быть простым, до-
ступным для домашней хозяйки.
3. Устройство должно убирать листья одним из следу-
ющих способов:
а) измельчать и укладывать в мешок;
б) измельчать и разбрасывать;
в) прессовать в брикеты для сжигания их зимой в
печке;
г) измельчать и прессовать в виде торфяных брикетов
для удобрения посевов и использования в качестве покры-
вающего слоя;
Д).........................
е)...........................
4. Устройство может работать от следующих источни-
ков энергии:
а) аккумулятора;
б) электросети (напряжение НО в);
в) двигателя внутреннего сгорания (двухтактного или
четырехтактного);
г) ручного привода через зубчатую передачу.
5. Устройство можно хранить в гараже или подваль-
ном помещении.
6. Устройство может:
а) убирать листья и косить траву на лужайке;
б) убирать листья и разбрасывать удобрения;
в) убирать листья и известковать почву;
г) убирать листья, косить траву на лужайке и извест-
ковать почву;
д)
е)
7. В устройстве должны использоваться существующие
узлы и агрегаты; при его производстве требуется механиче-
ская обработка только листового металла и труб или воз-
можна обработка и формование пластмасс.
8. При выборе материалов необходимо учитывать их
обрабатываемость, прочность, стоимость, внешний вид и
способность противостоять изменяющимся метеорологиче-
ским условиям.
9. Устройство должно быть надежным, не нуждаться
(или почти не нуждаться) в обслуживании и оно должно
быть дешевле моторной газонокосилки.
10
11 .....................
12 .
,5
Д Е
Фиг. 33. Эскизы возможных вариантов (концепции).
А. Пресс-подборщик.
1 — измельченные листья заворачиваются в джутовую ткань, а затем
полученное «бревно» используется для отопления; 2 — управление пресс-
подоорщиком; з — заднее колесо.
Б. Вакуумный подборщик.
1 — холщевый мешок поворачивается и освобождается от листьев;
2 — энергия создается при вращении колеса; 3 — щетка; 4 — электродви-
гатель на 3500 об/мин и вентилятор; 5 — приводится в действие челове-
ком; 6 — шнур к генератору напряжением 110 В.
В. Измельчитель листьев в сочетании с разбрасывателем извести.
1 — регулирование подачи извести; 2 — резервуар для извести; 3 — ручка
перемещается в обоих направлениях; 4 — мульча, смешанная с известью;
5 — гусеничный ход облегчает движение по неровной поверхности.
Г. Устройство, обеспечивающее химическое разложение листьев.
1 — пластмассовая бутыль с химическим раствором; 2 — разбрызгиватель;
3 — к водопроводному крану.
Д. Подборщик листьев-газонокосилка-разбрасыватель извести.
Е. Переносная печь для сжигания листьев.
3, ПРОЦЕСС ПРОЕКТИРОВАНИЯ 65
Формирование идей
Хотя на фиг. 3.2 формирование новых идей представле-
но одним квадратиком, в действительности оно «залезает»
на другие этапы и нередко протекает с нарушением после-
довательности этапов. Этот исключительно важный этап
предшествует этапу выработки концепции, на котором
идеи превращаются в реальность. Ряд методов, эффектив-
но используемых на этапе формирования идей, рассмотрен
в гл. 2.
Выработка концепции
Процесс выработки альтернативных решении и концеп-
ций, необходимых для достижения поставленной цели, тре-
бует выдающихся творческих способностей. Здесь кон-
структор должен учитывать результаты научных исследо-
ваний и непрерывно уточнять формулировку задания. Его
творческая, новаторская и изобретательская деятельность
направлена на создание конечного продукта. Результата-
ми этой работы обычно являются выполненные от руки
эскизы, отражающие ряд альтернативных решений. Таким
путем конструктор начинает представлять свои мысли на
бумаге. Варианты не прорабатываются детально, а лишь
регистрируются как возможные решения, нуждающиеся в
проверке с помощью выбранных критериев. Процесс выра-
ботки концепции имеет один и тот же характер как при
разработке наглядного учебного пособия или слухового
аппарата в виде капсулы, так и при разработке системы
пуска ракеты. На фиг. 3.3 показаны эскизы возможных ус-
тройств для уборки опавших листьев.
Матрицы решений
После того как концепции проработаны детально, не-
обходимо решить, какую (или какие) из них можно рас-
сматривать на следующих более капиталоемких этапах
проектирования. Для принятия наилучших решений при
выборе рассматриваемых вариантов составляется матрица
коэффициентов, требующая более глубокого исследования
каждого варианта. Проиллюстрируем применение этой
матрицы на примере (фиг. 3.4). Рассмотрим шесть различ-
ных концепций, выработанных для устройства уборки опав-
ших листьев и проверенных на соответствие конструктив-
ным критериям.
Каждому критерию в зависимости от его относительной
важности в обеспечении заданной конструкции соответ-
3-123
Конструктивные Крите- рии с соответствующими весовыми коэффициентами Варианты Примене- ние стандарт- ных деталей 0,08 Безопас- ность 0,12 Простота и удоб- ство обслужи- вания 0,10 Прочность 0,10 Отноше- ние со стороны общества 0,18 Надеж- ность 0,20 Стоимость разработки 0,03 Стои- мость для покупа- теля 0,04 Техниче- ские характе- ристики 0,15 Сумма 1,0
А. Пресс-подборщик 3 0,24 5 0,60 2 0,20 4 0,40 9 1,62 6 1,20 1 0,03 1 0.04 3 0,45 4.78
Б. Вакуумный подборщик 0,72 10 1,20 10 1,00 8 0,80 6 1,08 7 1,40 10 0,30 10 0,40 8 1,24 8,14
В. Измельчитель 5 0,40 6 0,72 7 0,70 7 0.70 1,44 6 1,20 3 0,09 4 0.16 5 0,75 6,16
Г. Устройство, обеспечиваю- щее химическое разложе- ние листьев 8 0,64 10 1 .20 9 0,90 8 0,80 9 1,62 7 1,40 2 0,06 8 0,32 8 1,24 8,18
Д. Подборщик листьев-га- зонокосилка-разбрасыва- тель извести 6 0,48 8 0,96 3 0.30 2 0,20 6 1,08 4 0,80 2 0,06 2 0,08 6 0,90 4,86
Е. Переносная печь для сжигания листьев 5 0,40 4 0,48 8 0,80 6 0,60 5 0,90 10 2,00 3 0,09 4 0,16 9 1,35 6,78
Фиг. 3.4. Матрица решений.
S. ПРОЦЕСС ПРОЕКТИРОВАНИЯ 67
ствует весовой коэффициент, принимающий значение от
О до 1. Сумма всех весовых коэффициентов равна 1. Если
критерии хорошо известны, то можно сразу написать со-
ответствующие коэффициенты. В противном случае еди-
ницу делят на число критериев (например, 1/Сп = 1/9 =
= 0,11) и полученное число изменяют в соответствии с от-
носительной важностью критерия и его влиянием на изде-
лие, сохраняя сумму коэффициентов равной 1. Эта величи-
на дает представление о коммерческой пригодности из-
делия.
Каждый вариант в зависимости от его соответствия
конструктивным критериям получает соответствующее
число баллов (от 0 до 10). Отметим, что при рассмотрении
критерия стоимости варианты, требующие больших за-
трат, получают наименьшее число баллов. Это число, за-
писанное в верхней половине клетки матрицы, умножает-
ся на весовые коэффициенты (произведение записывается
в нижней половине), затем вычисляется сумма, которая
показывает, какой из вариантов наилучшим образом соот-
ветствует поставленной цели. На фиг. 3.4 варианты Б и Г
имеют самые большие значения суммы произведений (оч-
ков), поэтому эти концепции заслуживают перехода на
следующий этап. Для варианта Г шансы на успех соответ-
ствуют от 8,18 до 10, а для варианта Б — от 8,14 до 10 оч-
ков. (Наибольшее число очков равно 10.) Если же сумма
очков меньше 5, то концепция вряд ли заслуживает даль-
нейшего рассмотрения. Поскольку создание прототипов
двух устройств для проведения испытаний и эксперимен-
тов требует больших затрат, целесообразно составить под-
матрицу решений для этих двух вариантов. После анали-
за подматрицы выбирают один из вариантов, который бу-
дет допущен на последующие этапы проектирования.
Видно, что исключительно важное значение для точности
данных, на основе которых принимается окончательное
решение, имеет правильный выбор значений весовых коэф-
фициентов и числа баллов. Следовательно, выбор коэффи-
циентов и числа баллов должен проводиться на основе мак-
симально возможного объема информации при полном по-
нимании решаемой задачи и полном проявлении здравого
смысла.
Анализ
После того как выбрана концепция, определяющая воз-
можное решение поставленной задачи, ее проверяют на со-
ответствие физическим законам. Эта проверка называется
анализом. Вместе с выработкой концепции анализ образу-
3*
68 3. ПРОЦЕСС ПРОЕКТИРОВАНИЯ
ет итеративный процесс. Часто в результате анализа тре-
буется изменить концепцию или сформулировать новую
идею. После этого новая концепция снова подвергается
анализу. Таким образом, осуществляется непрерывный
переход от анализа к выработке концепции, и обратно,
пока разработка не начнет приобретать реальное содер-
жание.
Анализ протекает в двух основных формах: оценка и
следующее за ней определение порядка величины. Оценка
представляет собой суждение, основанное на опыте, однако
это не догадка. Инженер может легко оценить внутренние
размеры гаража для одного пли двух современных легко-
вых автомобилей, но когда он попытается предсказать, ка-
кие размеры будет иметь легковой автомобиль через десять
лет, то это будет чистой догадкой. Если же ои имеет опыт
в области перспективных разработок автомобилей, то его
суждение будет не догадкой, а оценкой. Оценка, если она
возможна, дает конструктору общее представление о кон-
цепции и помогает конкретизировать некоторые детали.
После оценки определяется порядок величины. Как извест-
но, изменение величины на порядок означает ее изменение
примерно в 10 раз; например, в интервале от 10-4 до 105
величина изменяется на порядок девять раз. Поскольку
анализ требует больших затрат, является утомительным
занятием и поглощает много времени, конструктор дол-
жен установить, когда для получения необходимой инфор-
мации следует проводить анализ первого порядка (т. е.
грубый подсчет) и когда проводить анализ более высокого
порядка. Быстродействующие вычислительные машины
при наличии соответствующей программы в настоящее вре-
мя позволяют проводить анализ более высокого порядка
при приемлемых затратах.
Эксперимент
В классическом смысле эксперимент представляет со-
бой совокупность наблюдений, выполняемых в контроли-
руемых условиях. Классическая статистика требует, что-
бы условия, в которых проводится эксперимент, постоянно
находились под контролем. При проектировании введение
контроля с целью обеспечения постоянства окружающих
условий часто превращает реальную ситуацию в непред-
ставительную систему. В результате получают неполные
или неточные данные, если их рассматривать с точки зре-
ния реальной ситуации. (Настоящие испытания автомоби-
ля должны проводиться на испытательном полигоне, а не
в лаборатории.)
3. ПРОЦЕСС ПРОЕКТИРОВАНИЯ 60
При инженерном проектировании на стадии экспери-
мента создаваемое изделие (или процесс) испытывается
для проверки правильности выбранной концепции и про-
веденного анализа с точки зрения работоспособности изде-
лия, прочности и соответствия рабочим характеристикам.
На данной стадии идеи, выраженные на бумаге, превраща-
ются в реальные вещи: макет, модель или прототип изде-
лия.
Макет изделия обычно создается в масштабе и изготав-
ливается из пластмассы, дерева или картона. Он использу-
ется для проверки величины зазоров, методов сборки, спо-
собов изготовления и для демонстрации внешнего вида.
Макет служит также для убеждения руководителей фир-
мы или заказчика в правильности выбранной идеи. Хотя
макет не дает большого количества информации, его изго-
товление сравнительно несложно и не требует много вре-
мени. В химической промышленности изготавливаются
масштабные недействующие лабораторные макеты для
иллюстрации процессов очистки, позволяющие получить
наглядное представление о реальной системе.
Более дорогостоящим методом накопления эксперимен-
тальных данных является создание модели, отражающей
реальную систему по принципу подобия элементов. Для
прогнозирования поведения реальной системы использу-
ются следующие четыре типа моделей: полная, физичес-
кая, частичная и математическая. Полная модель, как сле-
дует из ее названия, является геометрически точным ото-
бражением реальной системы, она построена в масштабе
и удовлетворяет всем ограничениям, налагаемым конструк-
тивными параметрами. Физическая модель создается для
проверки определенных характеристик конструкции и не
предназначается для получения информации о всей кон-
струкции. В частичной модели специально вводится откло-
нение от одного или большего числа конструктивных пара-
метров. Такие модели используются в том случае, когда
выполнение определенных условий вследствие нехватки
времени, отсутствия материалов и т. д. невозможно и ког-
да ожидается, что искажение параметров обеспечит полу-
чение надежной информации. Математические модели не
имеют очевидного сходства с реальной системой, но благо-
даря соответствующим аналогиям дают точную информа-
цию о поведении системы. Примером моделей такого типа
являются аналоговые вычислительные устройства.
Наиболее дорогостоящим и обеспечивающим наиболь-
шее количество полезной информации экспериментальным
методом является создание прототипа. Прототип — это по-
строенная в натуральную величину действующая реальная
70 3. ПРОЦЕСС ПРОЕКТИРОВАНИЯ
система. На прототипе конструктор может отработать спо-
собы изготовления, методы сборки, работоспособность,
прочность и рабочие характеристики изделия в реальных
условиях. Наибольшие затруднения при создании прототи-
па обусловлены нехваткой времени, затратами и нежела-
нием изменять пли совершенствовать конструкцию, когда
конечный продукт уже налицо.
Как правило, для обеспечения многократного перехода
от выработки концепции к анализу и обратно на стадии
эксперимента вначале необходимо изготовить макет, затем
модель и, наконец, после того как на макете и модели будет
показана реальная ценность изделия, создавать прототип.
Решение
На этом этапе требуется конкретная информация об
устройстве, системе или процессе. Конструктор должен из-
ложить на бумаге свои мысли о проекте так, чтобы он мог
убедить руководителей фирмы или заказчика в правиль-
ности идеи. Кроме того, он дает предложения по изготов-
лению изделия и организации обслуживания его на
начальных этапах массового производства. Решение пред-
ставляется в форме отчета, содержащего детальное описа-
ние устройства (а также его соответствия потребности и
функционирования), чертежи деталей и сборочные черте-
жи, техническое задание на изготовление, перечень стан-
дартных деталей, калькуляцию затрат и некоторые допол-
нительные сведения.
Изготовление изделия
На этапе изготовления конструктор работает совместно
с другими специалистами, так как необходимо учитывать
наличие производственного оборудования и запасов, подго-
товку персонала, объем производства, сроки выпуска гото-
вой продукции, контроль качества и т. д. Опытный конст-
руктор должен знать производственные возможности своей
фирмы или фирмы заказчика и в процессе проектирова-
ния поддерживать тесный контакт с инженером-техно-
логом.
Распределение продукции
Распределение продукции связано с организацией массо-
вою производства (см. гл. 1). К сожалению, в настоящее
время конструктор практически не участвует в распреде-
лении, так как обычно этим вопросом занимаются другие
3, ПРОЦЕСС ПРОЕКТИРОВАНИЯ 71
специалисты. На этом этапе решаются такие задачи, как
отправка продукции на рынок, установление конкуренто-
способных цен, определение наилучшего времени сбыта
продукции, организация рекламы, выпуск рекламных про-
спектов, проверка рынков сбыта, изучение прибылей и
т. д. Поэтому целесообразно, чтобы руководители фирмы
консультировались с конструктором, поскольку он знает
изделие лучше, чем кто-либо другой, и может иметь идеи,
способные обеспечить хороший сбыт продукции.
Потребление
Точные записи и исследования, выполненные на этапе
потребления, могут значительно облегчить изменение мо-
делей существующих изделий и оказать большую помощь
в успешной разработке новых изделий. На этом этапе оп-
ределяются круг покупателей и области использования
изделия, учитываются претензии и замечания покупателей,
реакция конкурентов, проводится ремонт и обслуживание.
Информация такого рода собирается в основном продав-
цами.
Хотя этап потребления всего лишь завершающий этап
процесса проектирования, именно на потребление нацелен
весь процесс проектирования и именно на этом этапе из-
делие проходит настоящую проверку как с точки зрения
репутации фирмы, так и с точки зрения обеспечения при-
были.
МОРФОЛОГИЧЕСКИЙ ПОДХОД
Морфологический подход (morphological approach) —
это подход, «связанный с теорией, структурой и формой
организации или системы». Специалисты по проектирова-
нию этим термином называют метод логической организа-
ции идей при проектировании, который отличается от тра-
диционных методов, основанных на интуиции и опыте.
Морфологический подход в проектировании представ-
ляет собой довольно строгий математический метод выбо-
ра и комбинирования различных этапов для достижения
поставленной цели. Неопытному конструктору он помога-
ет с самого начала активно включиться в решение пробле-
мы и служит средством организации и ведения работы в
наиболее плодотворном направлении. На фиг. 3.5 показано
применение морфологического подхода на разных этапах
процесса проектирования. Видно, что данный подход охва-
тывает в основном этапы от научно-исследовательской ра-
72 3. ПРОЦЕСС ПРОЕКТИРОВАНИЯ
Постановка задачи
Этапы морфологического подхода;
Определение области
исследования
Установление основы для
сравнения
Количественное выражение
основы сравнения
Сужение области исследования
Выбор окончательного решения.
Проверка
Представление
результатов
Организация
массового
производства
Фиг. 3.5. Процесс проектирования при морфологическом подходе.
боты до выработки концепции. Ниже показано, что, хотя
морфологический подход и включает этап научно-исследо-
вательской работы, научные исследования должны прово-
диться отдельно, и их результаты затем сравниваются с ре-
зультатами этапов 1—5.
Рассмотрим этапы морфологического подхода.
Этап 1. Определение области исследования
На данном этапе осуществляется постановка задачи,
формулировка идей и выработка концепции в форме па-
раметров и возможных вариантов, перечисленных на мор-
фологической карте (фиг. 3.6). Параметры в общем виде
описывают характерные особенности и функции изделия
(каким должно быть изделие илп что оно должно иметь).
Возможные варианты обычно представляют собой описа-
ние способов или средств, обеспечивающих достижение
требуемых параметров.
3. ПРОЦЕСС ПРОЕКТИРОВАНИЯ
73
Этап 1. Рассмотрение возможных вариантов
।—П араметры —[ 4 1 Варианты (средства и способы обеспечения требуемых параметров) Общее число решений Число опти- мальных решений
А В С о
1 Форма Квадрат- ная Круглая Эллипти ческая Прямо- угольная 4 X X 4 4 3 X ? X ? 2 X 1 X 1 X 1 X 2 или 1 X ? X ?
2 Вид энер- гий Д вигатель внутренне- го сгорания Электри- ческа я Солнечная
3 Материал Латунь Сталь Алюминий Бронза
4 Цвет Серый Синий Коричне вый Зеленый
5 Скорость Малая Средняя Большая
6 И т. д. ? ? ?
7 И т. д. ? ?
576
Этап 2. Выбор основы для сравнения. 1) По возможности наименьшая стоимость. 2) Ограниченный объе производства. 3) Надежность изделия в домашних условиях. Этап 3. Количественное выражение основы сравнения. 1) Стоимость изделия: 18—24 долл. 2) Объем производства: 1500—2000 единиц в месяц. 3) Надежность изделия в домашних условиях. Этап 4. Сужение облас.п исследования. Неподчеркнутые варианты исключаются из рассмотрения. Этап 5. Выбор окончательного решения. Изделие должно иметь круглую или эллиптическую форму, приводить- ся в действие электродвигателем, изготавливаться из алюминия, окраши- ваться в серый цпет и работать на малой или средней скорости.
Фиг. 3.6. Морфологическая карта.
74 3. ПРОЦЕСС ПРОЕКТИРОВАНИЯ
Морфологическая карта дает все возможные решения
проблемы в рассматриваемых пределах и содержит наи-
лучшее решение. Исследование основных материалов край-
не важно для получения перечня параметров и возможных
варпантов. Если в результате исследования найдены ком-
мерчески выгодные решения поставленной задачи, они дол-
жны быть перечислены на этой карте. Морфологический
подход позволяет при подготовке и пересмотре карты про-
водить анализ и синтез одновременно. Анализ выполняет-
ся для определения параметров и возможных вариантов,
а синтез для отыскания окончательного решения (этап 5).
Этап 2. Выбор основы (или основ) для сравнения
На этапе 1 определяются все возможные варианты из-
делия при заданных ограничениях, на этапе 2 конструктор
должен выбрать основу (или основы) сравнения вариан-
тов и отобрать наилучший вариант. За основу сравнения
можно принять такие показатели, как стоимость, просто-
та, прочность или вес. Если за основу сравнения принима-
ется несколько критериев, то конструктор должен располо-
жить их в порядке важности.
Этап 3. Количественное выражение основы
(или основ) сравнения
На этапе 3 для основы сравнения устанавливаются оп-
ределенные пределы. Основа сравнения определяется как
можно точнее путем выполнения научных исследований,
изучения производственных возможностей, возможностей
сбыта и принимаемых допущений или проведения кон-
сультаций с заказчиком.
Этап 4. Сужение области исследования
Используя основу (или основы) сравнения и метод ис-
ключения, область исследования можно сузить и свести к
нескольким оптимальным решениям. Сужение можно вы-
полнять путем анализа строк или столбцов. Поскольку чис-
ло строк равно числу параметров, каждую строку можно
анализировать отдельно. Менее подходящие варианты в
строке можно исключить (на фиг. 3.6 они не подчеркнуты)
и, таким образом, получить оптимальное решение. После
исключения в строках приступают к анализу столбцов, ко-
торый проводится более детально, требует тщательного
исследования и должен выявить решение, успех которого
наиболее вероятен.
з. процесс проектирования 75
Этап 5. Выбор окончательного решения
Сопоставляя оставшиеся в каждом столбце варианты с
параметрами, получаем ряд решений. Затем эти решения
сравниваются между собой и наилучшее из них выбира-
ется для анализа и эксперимента. Оно является оконча-
тельным решением, удовлетворяющим поставленной цели.
ОПТИМИЗАЦИЯ
Обеспечение оптимальных результатов при проектиро-
вании изделия (системы) — залог успешного проектирова-
ния. Проектирование будет оптимальным, если получены,
например, наилучший внешний вид при минимальных за-
тратах, наибольшая мощность при минимальном весе или
наилучшее качество при наименьшем расходе материалов.
Конструкторы ищут оптимальные решения с момента вы-
дачи первого патента и, по-видимому, с момента изобрете-
ния колеса, которое является хорошим примером оптималь-
ной конструкции. В последние годы процесс получения
наплучшей конструкции или максимизации характеристик
при минимальных затратах получил название оптимиза-
ции или оптимального проектирования.
Многие важные технические достижения появились
благодаря оптимизации. Предварительно напряженный
бетон явился результатом поисков более легких покрытий,
способных выдерживать большие нагрузки на взлетно-по-
садочных полосах. Процесс декатирования был разработан
для сведения к минимуму усадки тканей. Дюралюминий
(сплав алюминия и стали) обеспечивает максимальную
прочность при минимальном весе. Шариковая ручка ил-
люстрирует максимизацию подачи пишущего состава,
удобства и качества при минимизации стоимости. Любой
из нас принимает оптимальные решения каждый день,
совершая торговые сделки при покупке товаров, выбирая
кратчайший путь на работу и т. д.
Однако недостаточно оптимизировать лишь процесс
проектирования. Весь процесс — от творческого вдохнове-
ния до получения конечного продукта — должен быть оп-
тимизирован, чтобы получить наилучший из возможных
результатов. Необходимо оптимизировать время разработ-
ки, этап научных исследований, руководство созданием но-
вых изделий и анализ возможностей сбыта, однако не сле-
дует возлагать больших надежд, если проектирование уже
находится на одном из завершающих этапов. Оптимальное
проектирование как метод играет наиболее важную роль в
76 з. ПРОЦЕСС ПРОЕКТИРОВАНИЯ
процессе анализа, эксперимента и на этапе производства.
Некоторую помощь в обеспечении оптимального проекти-
рования инженеру могут оказать следующие процедуры.
Принятие субъективных решений
Оптимизация должна быть своего рода психологиче-
ской установкой и должна осуществляться инженером пу-
тем непрерывного пересмотра конструкции на основе его
опыта. Он должен учитывать при этом стоимость, расход
материалов, методы производства, симпатии и антипатии
клиентов, должен быть осведомлен о новых разработках, о
конкуренции и т. д. Пересмотр приводит к принятию ин-
туитивного решения, близкого к оптимальному, относитель-
но каждой мелкой детали конструкции.
Общие принципы
В процессе учебы и дальнейшего приобретения опыта
инженер знакомится с определенными фактами и так на-
зываемыми «эмпирическими правилами», которые он при-
меняет в процессе проектирования автоматически. И хотя
эти общие принципы иногда применяются неосознанно, они
являются общепринятым методом оптимизации. Например,
чем больше поршней в двигателе, тем легче достигается
динамическое равновесие; элементы фермы или конструк-
ции геометрически располагаются таким образом, чтобы
нагрузка распределялась равномерно; следует устранять
острые углы, выемки и закругления малого радиуса на на-
пряженных деталях, поскольку они приводят к концентра-
ции напряжения; нельзя запускать электродвигатель при
полной нагрузке; изгибающие напряжения можно умень-
шить, увеличив момент инерции сечения, и т. д.
Графические и аналитические методы
Для оптимизации проектирования применяются графи-
ческие и аналитические методы. При графическом методе
для проверки конструкции на соответствие определенным
критериям выполняют в масштабе чертеж изделия (дешев-
ле изготовить чертеж, чем само изделие). Чертеж можно
изменять многократно (пока конструктор не достигнет це-
ли), а изменять реальную систему обычно очень дорого.
Примеры графической оптимизации: выбор размеров вет-
рового стекла автомобиля для обеспечения водителю мак-
симального обзора; проектирование автомобильных стекло-
очистителей, очищающих максимально возможную пло-
3. ПРОЦЕСС ПРОЕКТИРОВАНИЯ
77
щадь стекла; расчет наименьших размеров зеркала
заднего вида, охватывающего область обзора заднего
стекла.
Аналитические методы оптимизации основаны на сос-
тавлении уравнения, удовлетворяющего некоторым усло-
виям и содержащего оптимизируемые показатели (стои-
мость, вес, геометрические размеры, объем и скорость).
После того как уравнение составлено, беглый анализ его
членов часто позволяет определить поведение некоторых
переменных при изменении (увеличении или уменьшении)
физических характеристик изделия. Если уравнение сос-
тавлено верно, его можно дифференцировать и строить по
нему графики и номограммы.
Поиск компромиссных решений
К сожалению, реальный мир не содействует конструк-
тору в его поисках оптимальных решений. Известно, что
нельзя получить самую прочную и в то же время самую
легкую конструкцию; нельзя, чтобы на мелкие детали
ложилась основная нагрузка; поверхности, имеющие наи-
меньшую площадь, не могут охватывать наибольший объ-
ем. Инженер должен постоянно искать, чем можно посту-
питься, чтобы обеспечить оптимальность одной или не-
скольких характеристик. Так, чтобы получить наибольшую
прочность, необходимо пойти на увеличение веса и стои-
мости; чтобы с вероятностью 95% обеспечить размещение
мужчины-оператора, следует отказаться от плавных ли-
ний и перейти к прямоугольным кабинам; чтобы обеспе-
чить максимальный прием радио- и телевизионных пере-
дач, встроенные антенны необходимо заменить выносными.
НАДЕЖНОСТЬ
Конечная цель инженера-конструктора — создать уст-
ройство или систему, оптимально удовлетворяющую по-
ставленным требованиям, соответствующую техническому
заданию и удовлетворительно функционирующую в тече-
ние заданного промежутка времени при прогнозируемых
окружающих условиях. Последняя характеристика изде-
лия рассматривается как конструктивный параметр с мо-
мента появления в начале 1950-х гг. метода расчетов,
основанного на теории надежности. Надежность изделия
представляет собой вероятность того, что изделие будет
функционировать нормально в течение заданного проме-
жутка времени при известных рабочих условиях (услови-
78 з. ПРОЦЕСС ПРОЕКТИРОВАНИЯ
ях окружающей среды). Легко представить трудности ав-
томобильной фирмы, которая должна создать стандартный
легковой автомобиль, способный удовлетворительно рабо-
тать как в штате Мэн, так и в штатах Флорида и Калифор-
нии: окраска автомобиля должна выдерживать солнце
пустыни, соль, разбрасываемую на дорогах против обледе-
нения, смог индустриальных центров и соленые брызги
океана; владельцем автомобиля могут оказаться мужчи-
на и женщина средних лет, отчаянный лихач и скромная
старушка. К счастью, надежность имеет точный смысл.
Можно не только дать определение надежности, можно вы-
числить, оценить, измерить, проверить, предсказать и обес-
печить необходимую надежность комплекса оборудования.
Когда жизнь человека зависит от правильного функциони-
рования некоторых элементов системы, например, таких,
как устройство герметизации в реактивном самолете, ру-
левое управление в автомобиле, искусственное сердце в
операционный палате, надежность играет исключительно
важную роль.
Как изготовитель, так и потребитель хотели бы иметь
удовлетворительный уровень надежности всех выпускае-
мых изделий. При современном развитии техники дости-
жение этой цели вполне возможно: конструктор должен
увеличить коэффициент надежности, рассчитывая каждый
элемент системы с запасом. При этом система будет спро-
ектирована с запасом прочности. В прошлом, когда мате-
риалы были в избытке и хватало квалифицированной ра-
бочей силы, конкуренция отсутствовала и темпы техниче-
ского прогресса были медленными, такая практика была
обычной. Однако в настоящее время при проектировании
устройства или системы необходимо стремиться к мини-
мальным затратам, минимальным весу и размерам, опти-
мальному расходу материалов и надежности, находящейся
в допустимых пределах.
Определение количественного показателя надежности
основано на теории вероятностей. Пример вычисления по-
казан на фиг. 3.7. В таблице на фиг. 3.7, а приведены экс-
периментальные данные для элемента, рассчитанного
на работу в течение 50 ч. При испытании 500 элемен-
тов оказалось, что 85 из них вышли из строя в течение
первого часа, 43 — в течение второго, 24 — в течение тре-
тьего часа и т. д. Число отказов начинает выравниваться
примерно через 8 ч работы. Эти данные подчиняются нор-
мальному закону распределения, при этом около 250 эле-
ментов (половина) при расчетном рабочем времени 50 ч
продолжала работать после этого периода, а последний
элемент вышел из строя после 99 ч работы. Рассматри-
3. ПРОЦЕСС ПРОЕКТИРОВАНИЯ
79
1,0
0,8
0,6
0,4
0.2
Период испытаний
(приработочные отказы)
Рабочий период
(случайные
отказы)
Период ;
износовых отказов
(вследствие /
старения) •
0 10 20 30 40 60 60 70 80 90 Ю0
Время работы I, ч.
В
Фиг. 3.7. Надежность п вероятность.
а — данные об отказах; б — стандартная кривая надежности; в — интен-
сивность отказов элементов; г — стоимость обеспечения надежности.
вая надежность элементов как долю времени, в течение
которого работает каждый из них, ее можно выразить ко-
личественно следующим образом:
_ тт Число исправных элементов
R = Надежность = ----------------------------
Общее число элементов
R (5 Ч) = 330 = 0 66 7? (12 ч) = — = 0,59,
' 500 500
R (97 ч) = ^=0,008.
80 3. ПРОЦЕСС ПРОЕКТИРОВАНИЯ
По значениям надежности, вычисленным на основе экс-
периментальных данных для каждого часа, построен
график зависимости надежности от времени работы
(фиг. 3.7, б), который называется стандартной кривой на-
дежности. Кривая R = f(t) имеет экспоненциальную форму
и проходит очень близко от теоретической кривой, описы-
ваемой уравнением R = e~Ft — е~*/м, где F— интенсивность
отказов, a M—ljF — средняя наработка на отказ. Это урав-
нение выражает экспоненциальный закон надежности.
Две кривые не совпадают друг с другом, так как закон
R = erFl основан на постоянной интенсивности отказов F.
Обычно это справедливо для готовой продукции, направ-
ляемой покупателю, поскольку при испытаниях первых
промышленных образцов изготовитель производит отРра-
ковку продукции.
По данным таблицы (фиг. 3.7, а) вычислим интенсив-
ность отказов F, т. е. долю элементов, вышедших из
строя за единицу времени, и N — среднюю численность со-
вокупности в рассматриваемом промежутке времени:
ЛГ(5ч)= 338±330 = зз41
ЛД12ч)=-" + 295 = 297,
ДГ(97ч) = -^±А = 4,
f (5 ч) = — = 0,024,
334
F(124) = — = 0,013,
297
F(974) = А = 0,50.
По этим данным построена кривая интенсивности от-
казов элементов (фиг. 3.7, в) как функция времени ра-
боты. Из графика видно, что в результате приработочных
отказов интенсивность отказов в период испытаний, прово-
димых изготовителем, убывает. Во время работы интенсив-
ность отказов невелика и постоянна, элементы выходят
из строя случайным образом до конца расчетного срока
службы (50 ч). Можно ожидать, что почти половина эле-
ментов будет функционировать после расчетного срока
службы при непрерывном увеличении интенсивности от-
казов. Итак, из экспериментальных данных следует, что
для изготовителя важно проводить начальные испытания
3. ПРОЦЕСС ПРОЕКТИРОВАНИЯ 81
изделий для отбраковки продукции. При соответствующем
контроле качества число вышедших из строя изделий мож-
но свести к минимуму. Если потребитель имеет дело с
электрическими лампами, то он может их использо-
вать и после расчетного срока службы (до выхода из
строя). Если же речь идет о телевизоре, то его элементы
необходимо заменять перед концом расчетного срока служ-
бы. В этом случае отказ элемента (механического, хими-
ческого или электрического) будет редким явлением и
теоретически при плановом техническом обслуживании и
замене элементов система должна работать бесконечно
долго.
На фиг. 3. 7, г приведены зависимости надежности от
затрат. Как и следовало ожидать, начальные затраты воз-
растают при увеличении надежности и достигают некото-
рой неприемлемой величины при попытке обеспечить на-
дежность, равную 1. В то же время при увеличении на-
дежности отдельных элементов стоимость эксплуатации
оборудования уменьшается за счет экономии на ремонте,
сокращения времени простоя и времени пуска. Обитую
стоимость получают, суммируя ординаты этих двух кри-
вых. Минимальная общая стоимость См находится путем
проведения касательной к кривой, параллельной оси абс-
цисс, в точке, соответствующей надежности 7?лг. Оптималь-
ное отношение надежности /?о к общей стоимости Со опре-
деляется путем проведения касательной к кривой через
начало координат 0. Данные, подобные изображенным на
фиг. 3.7, полученные для отдельных изделий, оказывают
большую помощь инженерам-конструкторам в определе-
нии надежности аналогичных изделий.
Для инженеров-конструкторов и потребителей пред-
ставляет интерес также средняя наработка на отказ Л/, ко-
торую можно вычислить по формуле М = i/F.
Из фиг. 3.7, г (Е —0,015) находим, что средняя нара-
ботка на отказ составляет М = 1/0,015 = 66,7 ч.
Наряду с совершенствованием коптроля качества и по-
вышением прочности инженер-конструктор может увели-
чить надежность системы путем резервирования. Резерви-
рование представляет собой дублирование элементов
(включение в систему дополнительных элементов) та-
ким образом, что в нормальных условиях дублирующий
элемент не работает, но в момент отказа системы он начи-
нает нормально функционировать. Простым примером ре-
зервирования является запасное (пятое) колесо автомо-
биля, которое используется только в том случае, когда
спустит шина. Это колесо считается резервным элементом
для данной системы.
82 3. ПРОЦЕСС ПРОЕКТИРОВАНИЯ
Другой пример резервирования приведен на фиг. 3.8.
Допустим, что в схеме а переключатель Si имеет надеж-
ность R=0,8 (надежность относится к способности пере-
ключателя замыкать цепь). На схеме б показаны элемен-
ты системы, в которой два одинаковых переключателя
(51=52) соединены последовательно. Надежность этой
Фиг. 3.8. Системы с резервированием.
а—надежность системы равна (8,)=Н; б — надежность системы равна
(S,)(S2)=R2; в — надежность системы равна [8,(8383)], где вероятность
исправной работы переключателей (828г) равна S2+S3—S2S3, откуда
8, (S2+S3—S2S3) =R (R+R—R+R) -R(2R—H2) =B!(2-B).
системы составляет R2 — (0,8)2=0,64, т. е. значительно
меньше, чем в системе с одним переключателем, вследствие
того, что исправная работа одного из них зависит от ис-
правной работы другого. Поскольку по техническому за-
данию два переключателя должны быть соединены после-
довательно, конструктор может ввести резервирование,
подключив третий переключатель 5з параллельно пере-
ключателю 5г (схема в). Надежность этой системы состав-
ляет Z?2 (2—7?) = (0,8)2 (2—0,8) = (0,64) • (1,2) =0,768, т. е.
больше, чем надежность схемы б, и приближается к на-
дежности системы с одним переключателем.
Резервирование элементов связано с увеличением стои-
мости, веса и размеров системы и должно тщательно
изучаться заблаговременно. Резервирование полностью
зависит от характера изделия. Так, оно не требуется, когда
нормальное техническое обслуживание (замена отказав-
ших деталей) не приводит к серьезным нарушениям рабо-
ты системы, но необходимо, когда даже самая непродолжи-
3. ПРОЦЕСС ПРОЕКТИРОВАНИЯ 83
тельная остановка или выключение системы ставит под
угрозу ее функционирование. Более полную информацию
о теории надежности читатель может получить из анноти-
рованного перечня литературы в конце книги.
УПРАЖНЕНИЯ
1. Изделие, обеспечивающее наибольшую прибыль,
представляет собой оригинальное устройство; изделие,
лишь незначительно усовершенствованное по сравнению с
уже существующим, часто обречено на неудачу. Назовите
изделия последних лет, относящиеся к каждой из этих двух
категорий.
2. Составьте ряд заданий на разработку устройства, ко-
торое отпускает лекарства в виде таблеток, назначаемых
для приема три раза в день.
3. Представьте три принципиальные схемы торгового
автомата, отпускающего таблетки (см. упражнение 2).
4. Допустим, что вы предполагаете купить новый авто-
мобиль и остановили ваше внимание на пяти марках или
моделях. Постройте матрицу решений и назначьте цену
каждого решения. Выполнив вычисления, определите, ка-
кой автомобиль наилучшим образом удовлетворяет вашим
потребностям.
5. С помощью диаграммы покажите, как можно срав-
нить творческий процесс с процессом проектирования.
(Указание: покажите, противоположны ли эти процессы
или же они дополняют друг друга?)
6. Дайте примеры следующих экспериментальных
средств:
а) макет; б) модель (полная, физическая, частичная и
математическая); в) прототип.
7. Составьте морфологическую карту применительно
к разработке устройства для уборки опавших листьев, рас-
смотренного в качестве примера в начале главы. Каково
общее число решений? Сколько оптимальных решений су-
ществует после сужения области исследования? Каким об-
разом можно провести сравнение с результатами для мат-
рицы решений, рассмотренной выше?
8. Назовите изделие, оптимизация которого проводилась
по принципу поиска компромиссного решения.
9. Надежность стандартной автомобильной шины при-
нята равной 0,85 исходя из вероятности того, что сравни-
84 3. ПРОЦЕСС ПРОЕКТИРОВАНИЯ
тельно новая шина изнашивается после пробега 18 тыс. км.
Какова надежность системы с четырьмя шинами (автомо-
биль без запасного колеса)? Какова надежность системы
с пятью шинами (автомобиль с запасным колесом)?
10. Для схемы переключателей, изображенных на
фиг. 3.8, при заданных характеристиках введите двойное
резервирование для последовательного соединения. Вычис-
лите надежность этой системы.
РЕКОМЕНДАЦИИ
ПО ВЫБОРУ МАТЕРИАЛОВ
В настоящее время существует целый спектр материа-
лов., полученных либо путем незначительных улучшений
известных материалов, либо путем радикальных изменений
и открытий. Разработка новых материалов явилась след-
ствием бурного развития науки и техники, которое требо-
вало создания материалов, способных выдерживать небла-
гоприятные воздействия окружающей среды (материалов
для сверхзвуковых самолетов, глубоководных аппаратов,
космических кораблей и т. д.). Специалисты, учитывая
возрастающие потребности техники в материалах, совер-
шенствуют старые и создают новые материалы: от металлов
до пластмасс, от керамики до уникальных покрытий.
Опытный инженер-конструктор, разрабатывающий ши-
рокий круг изделий — от граммофонных игл до легковых
автомобилей, от медицинских приборов на радиоактивных
изотопах до атомных электростанций, от подвесных моторов
до космических ракет-носителей, от вешалок для одежды
до висячих мостов, — производит выбор материалов, осно-
вываясь па личном опыте и опыте создания аналогичных
изделий в прошлом. Эта глава предназначается для инже-
неров-конструкторов и руководителей, которые еще не
имеют такого опыта и которым необходимо знать роль
материалов при проектировании. Данные, приведенные в
главе, помогут им грамотно выбирать материал (или мате-
риалы), удовлетворяющий требованиям к разрабатывае-
мым изделиям. Теоретические основы материаловедения
здесь не изучаются.
СВОЙСТВА МЕТАЛЛОВ
Дадим основные определения механических свойств
металлов в виде памятки. Приводимый ниже перечень
свойств поможет конструктору в выборе рабочих мате-
риалов.
86 4. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫБОРУ МАТЕРИАЛОВ
Система кодирования металлических сплавов,
принятая обществом
инженеров-автомобилестроителей США
Общество инженеров-автомобилестроителей США
(SAE) приняло в качестве стандарта следующую систему
цифрового кодирования состава металлического сплава:
Первая цифра обозначает основной материал:
1 — простая углеродистая сталь, 2 — никель, 3 — хромо-
никелевый сплав, 4 — молибден, 5 — хром, 6 — хромова-
надиевый сплав; вторая цифра обозначает примерное со-
держание в сплаве легирующих добавок в сотых долях
процента, а третья и четвертая цифры — примерное содер-
жание углерода в сотых долях процента, например:
нелегированная сталь 1010; автоматная сталь 1112,
1340; никель 2315, 2340; нихром 3120, 3140, 3312; молиб-
ден 4140.
Испытания на растяжение
Металлический образец определенной формы подверга-
ется действию растягивающей нагрузки F до разрушения.
По мере увеличения нагрузки образец удлиняется: вначале
пропорционально напряжению (область упругих дефор-
маций), а затем его длина увеличивается быстрее, чем
растет приложенное напряжение (область пластических
деформаций). С помощью испытаний на растяжение мож-
но определить ряд важных свойств металлов (фиг. 4.1).
1. Предел упругости (предел пропорциональности) —
максимальное напряжение, которое может выдерживать
металл без остаточного удлинения (т. е. при снятии на-
грузки образец принимает первоначальную длину).
2. Предел текучести — напряжение, при котором про-
исходит заметное удлинение без увеличения напряжения.
3. Предел прочности — максимальное напряжение, не-
обходимое для разрушения образца.
4. Модуль упругости — отношение напряжения к дефор-
мации в области упругих деформаций (является мерой
жесткости металла).
5. Относительное удлинение — отношение приращения
длины образца к первоначальной длине, выраженное в
процентах.
6. Сужение площади поперечного сечения — отношение
величины, на которую уменьшилась площадь поперечного
сечения исследуемого стержня после разрушения, к перво-
начальной площади поперечного сечения, выраженное в
процентах.
4. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫБОРУ МАТЕРИАЛОВ
87
Фиг. 4.1. Кривая зависимости деформации от напряжения для
стали 1020.
7. Критическая деформация — удлинение на единицу
длины в момент разрыва образца (является мерой пластич-
ности металла).
Пластичность
Пластичностью называют способность металла к пла-
стическим деформациям без разрушения при постепенном
приложении напряжений (без ударной нагрузки). Плас-
тичность чаще всего выражается через относительное уд-
линение и сужение площади поперечного сечения при
испытаниях на растяжение:
Относительное удлинение, % =
Окончательная длина стержня —
первоначальная длина стержня jqq
Первоначальная длина стержня
Сужение площади поперечного сечения, % =
__ Первоначальная площадь — окончательная площадь
Первоначальная площадь
88 4. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫБОРУ МАТЕРИАЛОВ
Жесткость
Под жесткостью понимают способность металла проти-
востоять изгибу, растяжению, сжатию и кручению. Жест-
кость определяется модулем упругости, который имеет
смысл только в области упругих деформаций, когда после
снятия нагрузки образец принимает первоначальную фор-
му. Модуль упругости — это отношение напряжения к де-
формации (Е = AS/Де кгс/см2) при любой температуре.
Твердость на вдавливание
В металлообработке твердость обычно означает сопро-
тивление проникновению. Однако она может характеризо-
вать сопротивление царапанию, истиранию или резанию.
Проверка твердости на вдавливание — механические не-
разрушающие испытания, которые не требуют больших
затрат и могут выполняться персоналом, не имеющим вы-
сокой квалификации. При испытании на твердость по
Бринелю измеряется диаметр отпечатка твердого шарика
на плоской поверхности образца металла при действии
сжимающей нагрузки. При испытании на твердость по
Роквеллу измеряется глубина проникновения в образец
многогранного острия (твердость по Роквеллу, шкала С)
или стального шарика (твердость по Роквеллу, шкала В).
Усталость
Под усталостью понимают изменение свойств металлов
при воздействии знакопеременных (циклических) нагрузок.
Металлы могут разрушаться при циклических нагрузках,
меньших статического предела текучести, соответствую-
щего пластической деформации 0,2%. Помимо знакопере-
менного напряжения, на усталость металла могут влиять
и такие факторы, как средняя величина напряжения,
частота приложения напряжения, состояние поверхности
металла, температура и окружающая среда (воздух, вода).
Циклические напряжения могут возникать при изгибе,
растяжении, сжатии, кручении и при сложных деформа-
циях в осях, соединительных тягах, пружинах, шасси само-
летов, корпусах судов.
Сопротивление удару
Способность материала противостоять ударным нагруз-
кам определяет сопротивление удару. Испытания на удар
приобретают в настоящее время особое значение в связи с
4. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫБОРУ МАТЕРИАЛОВ 89
широким применением низких температур в технике.
Известно, что некоторые металлы при температурах ниже
нуля становятся хрупкими, а другие остаются пластичны-
ми даже при очень низких температурах.
Прочность на срез
Прочность па срез определяется отношением разруша-
ющей нагрузки к площади поперечного среза. Ее необхо-
димо знать при расчете заклепок, болтов, штифтов и других
деталей.
Кручение
Кручение — это деформация материала под действием
силы, поворачивающей один конец стержня относительно
продольной оси (другой конец жестко зажат или вращает-
ся в противоположном направлении). Кручение вызывает
тангенциальные напряжения и наблюдается в валах, пру-
жинах, прицепных крюках автомобилей.
СВОЙСТВА ПЛАСТМАСС
Пластмассы представляют собой синтетические смолы
(органические вещества), которые в окончательном виде
находятся в твердом состоянии. На начальной стадии обра-
ботки они достаточно жидкие и могут принимать заданную
форму при нагревании и под действием давления.
Пластмассы состоят из длпнпоцепочечных молекул, на-
зываемых полимерами. Мономеры объединяются в полиме-
ры в присутствии катализаторов и под действием тепла и
давления. Реакция полимеризации различных полимеров
(аналогичная сплаву металлов) называется сополимери-
зацией.
Известны два основных вида пластмасс: термопласты
(могут многократно размягчаться без изменения химиче-
ского состава) и реактопласты (при нагревании и под дей-
ствием давления меняют химический состав и не могут
подвергаться повторному размягчению).
Этп пластмассы можно «сплавлять» и получать соеди-
нения, содержащие термопластичные и термореактивные
смолы и обладающие некоторыми свойствами каждой из
них. Ниже дано сравнение свойств пластмасс и металлов,
которое может помочь конструктору при выборе материа-
лов для изделия.
90 4. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫБОРУ МАТЕРИАЛОВ
Пластмассы по сравнению с металлами обладают сле-
дующими преимуществами:
1) меныпий удельный вес;
2) лучшая химическая стойкость и влагостойкость;
3) лучшая стойкость к удару и вибрации;
4) прозрачность или полупрозрачность;
5) способность поглощать вибрации и звуки;
6) большее сопротивление истиранию и износу;
7) не требуется смазка;
8) легче обрабатываются;
9) поддаются сплошной окраске;
10) изделия из пластмасс более дешевые.
Недостатки пластмасс:
1) меныпая прочность;
2) гораздо большее тепловое расширение;
3) большая ползучесть, большая чувствительность к
охлаждению и деформациям при нагрузках;
4) меныпая теплостойкость, ухудшение свойств и фор-
мы при нагревании;
5) большая хрупкость при низких температурах;
6) большая мягкость;
7) меныпая пластичность;
8) изменение размеров в результате поглощения вла-
ги или растворителей;
9) воспламеняемость;
10) ухудшение свойств при действии ультрафиолетово-
го излучения.
На диаграммах, приведенных на фиг. 4.2, сравниваются
восемь важных свойств пластмасс и металлов.
СОСТАВ И УДЕЛЬНЫЙ ВЕС МАТЕРИАЛОВ
В табл. 4.1 перечислены материалы, широко используе-
мые в технике, и указаны их примерный состав и удель-
ный вес.
СВОЙСТВА ЛИСТОВОГО МЕТАЛЛА
При выборе листового металла для штамповки фасон-
ных изделий (корпусов автомобилей или корпусов малых
лодок) или крышек для электронной аппаратуры с прямо-
угольными краями необходимо учитывать его механические
свойства и обрабатываемость. Свойства для удобства поль-
зования представлены в виде таблиц (табл. 4.2 и 4.3).
4. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫБОРУ МАТЕРИАЛОВ 91
Каучук
Слюда
Стекло
Фарфор
Т ермо пласты
Реактопласты
Ю7 I09 ю" 10131015ю'71019
Уд.эл-сопротивление, ом-см
Черные металлы
Термопласты
Цветные металлы
Реактопласты
Плотность,г/см3
Каучук
Слюда
Стекло
Фарфор
Термопласты
Реактопласты
Черные металлы
Цветные металлы
Термопласты
xj Гонкая проволок is
fl Коне ШЛегировант! ->Т]наярта/|ь ™ трукционная ст; ль
“гМедные-тН ►1 сплавы ^Алюминиевые сплавы Магниевые tjnra )ы
Реактопласты
б 50 100 150175
Предел прочности при растяжении,кге/мм2
Электрическая прочность, кв/см
У гл?роди стая ста л ь
Черные металлы
•<Нерж.сталь при вы-
Си соких температурах
Цеетные металлы
й II
Термопласты
Реактопласты IS
0 25 50 75 100
Коэффициент линейного расширения, 10 6град.!
Нержаве шаясталь J
Черные металлы ЯВНИИШГ
Холоднокатан
ная сталь
Цветные металлы
Алюмини-
Ц«-Титан
Термопласты
Реактопласты
евые сплавы
то п 250 750 „ 1100
"273 0 500 1000
Интервал температур,°C
Удельная теплопроводность,Вт/(м.град.)
Черные металлы
Цветные металлы
Термопласты
Реактопласты
Фиг. 4.2. Сравнение свойств пластмасс и металлов.
Чугун
Все остальные
^оГНЯе^|е Алюминиевые
сплавы ^сплавы
Медь,
латунь
Никелевые
сплавы
i
0 50 100 50 200
Модуль упругости, 103к те/мм2
ТАБЛИЦА 4.1
СОСТАВ И УДЕЛЬНЫЙ ВЕС МАТЕРИАЛОВ
Материалы Примерное содержание основных элементов, % Удельный вес, гс/см8
Алюминиевая бронза
Литейный сплав 9А Си 87,5—Al 9—Fe 3,5 7,39
» » 9В Си 98—А1 10—Fe 1 7,47
» » 9D Си 81—А1 И—Fe- 4—Ni 4 7,55
Отожженная твердая бронза Си 92—Al 8 7.78
Алюминиевые сплавы
1100 или 2S Al более 99 2,71
2011 или 11S Си 5,5—Pb 0,5—Bi 0,5, остальное А] 2,82
3004 или 4S Mg 1.0—Мп 1,2, остальное А1 ‘,71
5052 или 52S Mg 2,5—Сг 0,25, остальное А1 2,68
6061 или 61S Си 0,25—Mg 1,0—Si 0,6—Cr 0,25, остальное Al 2,71
Бериллиевая бронза Си 97,6—Be 2,05—Ni 0,35 или Co 0,25 8,22
Железосодержащие сплавы
Сварочная сталь Шлак 2,5, остальное Fe 7,70
Технически чистое железо Fe более 99,9 7,86
Чугун С 3,4—Si 1,8—Мп 0,5, остальное Fe 7,20
Ковкий чугун С 2,5—Si 1—Мп не более 0,55, остальное Fe 7,31
Мягкая сталь (содержащая магний) С 3.4—Si 2,5—Мп 0,7—Р не более 0,1—Ni 1,5—Mg0,06,
остальное Fe 7,20
Мягкая высоконикелевая сталь С 2,8—Si 2,5—Мп 1—Р не более 0,01—Ni 20—Сг 2—
Mg 0,1, остальное Fe 7,42
Углеродистая сталь SAE 1021 Мп 0,45—Si 0,25—С 0,20, остальное Ре 7,86
Литейная углеродистая сталь Мп 0.70—Si 0,40—С 0,30, остальное Fe 7,83
Литейная легированная сталь Ni 1,75—Мп 0,80—Сг 0,75—С 0,30—Мо 0.25, остальное Fe 7 86
Материалы
Золото (чистое)
Коррозионностойкая сталь
Хромоникелевая сталь
Тип 301
Тип 304
Тип 310
Тип 316 (литейная)
Тип 317
Тип 318
Ферритная хромистая сталь
405
446
Хромистая мартенситная сталь,
способная принимать закалку
403
416
431
Магниевые сплавы
А-10
Az 31Х
Az 61Х
Az 80Х
Ml
П родолжение
Примерное содержание основных элементов. % Удельный вес, гс/см9
Au 99,99 19,32
Сг 17—Ni 7—С 0,11, остальное Fe 8,03
Сг 19—Ni 9,0—С не более 0,08, остальное Fe 8,03
Сг 25—Ni 20—С не более 0.25, остальное Fe 8,03
Сг 19—Ni 9— Мо 3—С 0,1, остальное Fe 7,92
Сг 19—Ni 13—Мо 3,5—С не более 0,1, остальное Fe 8,03
Сг 18—Ni 14—Мо 2,8—С не более 0,08—Сг — не менее 8,03
10 хС. остальное Fe
Сг 12,5—Ni не более 0,5—А) 0,2—С не более 0,08, ос- 7,75
тальное Fe
Сг 25—С не более 0,35, остальное Fe 7,47
Сг 12,5—Ni не более 0,5—С не более 0,15; остальное Fe 7,75
Сг 13—'Ni не более 0,5—С не более 0,15. остальное Fe 7,75
Сг 16—Ni не более 2, остальное Fe 7,75
Al 10,0—Мп 0,1, остальное Mg 1,83
Al 3,0—Zn 1,0, остальное Mg 1,77
Al 6,5—Zn 1,0, остальное Mg 1,80
Al 8.5—Zn 0,5, остальное Mg 1,80
Mn 1,2, остальное Mg 1,77
Материалы
Медь
Никелевые сплавы
Никель чистый
Никель ковкий
Никель литейный
Низкоуглеродистый никель
Дюраникель
Хастеллой А
Хастеллой С
Иллиум G
Ковкий сплав, содержащий 80% Ni и 20% Сг
Монель ковкий
Монель литейный
Никелевая бронза литейная
Нейзильбер литейный
Нейзильбер ковкий
Мельхиор 70—30
Оловянные припои
Олово
Мягкий припой 50—50
Мягкий припой 60—40
Палладий
Палладий технически чистый
Палладий твердый
Продолженне
Примерное содержание основных элементов. % Удельный вес, гс/см3
Си более 99,9 8,91
Ni 99,99 Ni 99,4 Ni 96,7—Si 1,5 Ni 99,4—С не более 0,02 Ni 93,5 Mo 21—Ее 19—Mn, Si, остальное Ni Mo 16—Cr 16—Fe 5—W 4—Mn, Si, остальное Ni Cr 21—Fe 6—Mo 6—Си 4—W, M, Si, остальное Ni Ni 78—Cr 19 Ni 67—Си 30—Fe 1,4—Mn 1 Ni 67—Си 29—Fe 1,5—Si 1,25 Ni 5—Sn 5—Zn 2—Pb не более 0,01,остальное Си Ni 20—Zn 6—Pb 5—Sn 4, остальное Си Си 65—Zn 25—Ni 10 Си 70—Ni 30 9,08 8,97 8,33 8,97 8,25 8,80 8,94 8,30 8,36 8,83 8,64 8,80 8,91 8,66 8,94
Sn более 99,9 Sn 50—Pb 50 Sn 60—Pb 40 7,28 8,94 8,50
Pd 99,5 Ru 4—Rh 1. остальное Pd 11,96 11,96
Материалы
Платина и ее сплавы
Платина чистая
Сплав платины с родием
Свинец
Свинец химически чистый
Твердый свинец
Теллуристый свинец
Серебро и его сплавы
Серебро чистое
Легкоплавкий серебряный припой
Серебряный припой R—Т
Медные сплавы
«Позолота»
Техническая бронза 90%
«Красная» латунь 85% (ковкая)
«Красная» латунь 85% (литейная)
Низкосвинцовистая латунь
Свинцовистая латунь
Морская латунь
Адмиралтейская латунь
Т антал
Титановые сплавы
Титан чистый
Продолжение
Примерное содержание основных элементов, % Удельный вес, гс/см8
Pt 99,99 21,37
Rh 10, остальное Pt 20,54
Pb 99,9—Си 0,06—Bi не более 0,005 11,35
Pb 94—Sb 6 10,88
Pb 99,85—Те 0,04—Си 0,06 11,35
Ag более 99,9 12,73
Ag 50—Cd 18—Zn 16,5—Си 15,5 9,47
Ag 60—Си 25—Zn 15 9,52
Си 95—Zn 5 8,86
Си 90—Zn 10 8,80
Си 85—Zn 15 8,75
Си 85—Zn 5—Pb 5— Sn 5 8,69
Си 65—Zn 34,5—Pb 0,5 8,47
Си 65—Zn 34—Pb 1,0 8,47
Си 60—Zn 39—Sn 0,75 8,39
Си 70—Zn 29—Sn 1 8,53
Та более 99,9 16,61
Fe 0,2—Ni не более 0,1—W не более 0,01—Mo не бо- 4,54
лее 0,2—С не более 0.07, остальное Ti
Материалы
Титано-хромо-железомолибденовый сплав
Дисперсионно-твердеющий титано-железо-
хромистый сплав
Титановые сплавы типа RS (Republic Steel)
RS 55, RS 70 и RS 70-A
RS 110
RS 110-A
RS 110-BX
RS 120
RS 130
RS 140
Цинк и его сплавы
Цинк
Циллой 15
Циллой 40
П родолжение
Примерное содержание основных элементов, % Удельный вес, гс/см3
Fe 2—Сг 2—Мо 2—С не более 0,07, остальное Ti Fe 1,5—Сг 2,8—С не более 0,07, остальное Ti 4,68 4,62
С не более 0,20, остальное Ti С не более 0,20—Сг 3,5—Fe 1,5, остальное Ti С не более 0,20—Мп 7,0, остальное Ti С не более 0,20—Мп 3,0—А1 1,5, остальное Ti С не более 0,20—Мп 7,0, остальное Ti С не более 0,20—Мп 4,0—А1 40, остальное Ti С не более 0,20—Сг 2,75—А1 5,0 Fe 1,25, остальное Ti 4,51 4.65 4,71 4,57 4,71 4,57 4,51
Pb 0,1, остальное Zn Си 1,05—Mg 0,011, остальное Zn Си 1,05, остальное Zn 7,14 7,17 7,17
4. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫБОРУ МАТЕРИАЛОВ 97
ТАБЛИЦА 4.2
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЛЙСТОВОГО МЕТАЛЛА
Материал Предел теку- чести. кгс/см* Удельный вес, гс/сма Модуль уп- ругости, кгс/сма Число твер- дости по Бри - н елю
Мягкий отпущенный алюминий 1100-0 350 2,71 0,7-10® 23
Алюминий средней твердости 1100-Н14 1195 2,71 0,7-10® 32
Алюминий 2024-ТЗ 3230 2,77 0,75-10® 120
Мягкий отпущенный алюминий 5052—0 915 2,68 0,72-10® 45
Алюминий малой твердости 5052-Н32 1970 2,68 0,7210® 62
Алюминий средней твердости 5051-1134 2180 2,68 0,72-10® 67
Алюминий 6061-Тб 2810 2,71 0,7-10® 95
Сверхмягкая холоднокатаная сталь (1020) 1760 7,86 2,1-10® 85
Холоднокатаная сталь средней твер- дости (1020) 3520 7,86 2,110® 140
Мягкая отпущенная нержавеющая сталь (301) 2110 8,03 1,97-10® 145
Нержавеющая сталь средней твер- дости (301) Нержавеющая особо твердая сталь (301) 7730 8,03 1,83-10® 290
9840 8,03 1,69-10® 380
СВОЙСТВА МАТЕРИАЛОВ
В табл. 4.4 приведены усредненные механические свой-
ства материалов, используемых в технике. В таблице пред-
ставлен довольно широкий круг материалов, включающий
чистые металлы, сплавы, керамику, пластмассы и керме-
ты *, с тем чтобы конструктор мог сравнить их свойства и
выбрать наилучший материал.
ВЫБОР МАТЕРИАЛА ДЛЯ ШТАМПОВКИ
Кроме механических свойств (показателей прочности),
конструктор при выборе материала учитывает также спо-
собность материала принимать требуемую форму. При вы-
1 Керметы — прессованные или спеченные металлокерамичес-
кие смеси для изготовления деталей, работающих в условиях вы
соких температур. — Прим, перев.
4—123
ТА Б ЛИ ЦА 4.3
СПОСОБНОСТЬ ЛИСТОВЫХ МЕТАЛЛОВ К ОБРАБОТКЕ
X. Виды обработки Материал \ Резка ножни- цами. выруб- ка. сверле- ние Обработка по фасонному профилю, сгибание Вылавлива- ние, протяги- вание , расплющива- ние Сварка Пайка твер- дым припоем (примечание 1) Пайка мягким припоем (примеча- ние 3) Механичес- кая обработка
контактная плавлением (примечание 1)
Мягкий отпущенный алюминий 1100—0 Допустимо Да Да Допустимо Да См. приме- чание 2 См. приме- чание 3 Да
Алюминий средней твердости 1100-Н14 Да В Допустимо Допустимо В То же То же В
Алюминий 2024-ТЗ В Нет Нет Да Нет Нет В в
Мягкий отпущенный алюминий 5052-0 в Да Да В Допустимо Допустимо В Допустимо
Алюминий малой твердости 5052-Н34 в В Допустимо в В в в Да
Алюминий средней твердости 5052-Н34 в Допустимо Нет в в в в 1 В
Алюминий 6061-Т6 в В Нет в Да в в в
Сверхмягкая холод- нокатаная сталь (1020) Допустимо Да Да в В Да Да Допустимо
Холоднокатаная сталь средней твер- дости (1020) Да Допустимо Нет в в » В в
П родо лжей не
Виды обработки Материал Резка ножни- цами, вырубка, сверление Обработка по фасонному профилю, сгибание Выдавливание, протягивание, расплющи- i вание Сварка Пайка твердым припоем (примеча- ние 1) Пайка мяг- ким припоем (примеча- ние 3) Механичес- кая обработка
контактная плавлением (примечание 1)
Мягкая отпущенная нержавеющая сталь (301) Да Да Допустимо Да Да См. приме- чание 5 Да Допустимо
Нержавеющая сталь средней твердости (301) Допустимо Допустимо Нет » Допустимо См. приме- чание 4 » Нет
Нержавеющая особо твердая сталь (301) Нет В в Нет То же » »
Примечания.
1. Все материалы, прошедшие термообработку и закалку, после сварки плавлением и пайки твердым припоем имеют меньшую прочность.
2, Применение материала предпочтительно при использовании специальных алюминиевых твердых припоев,
3. Обработка допустима, когда мягкий припой используется на плакированном алюминии. Однако прочность материалов, прошедших термо-
обработку и закалку, несколько уменьшается.
4. Обработка допустима, если используются низкотемпературный серебряный припой и материалы небольшой толщины.
5. Обработку предпочтительнее проводить с низкотемпературным серебряным припоем.
ТАБЛ ИЦА 4.4
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МАТЕРИАЛОВ
Материал Удельный вес, гс/см3 Модуль упругости Е. кг/см2 Коэффициент Пуассона и. Предел теку- чести ау, кто /см2 Предел прочности кгс/см2 Температура плавления,°C Коэффициент теплового расширения при нагрева- нии на 1ЬС Коэффициент температуро- проводности, см2/с
Чистые металлы
Бериллий 1,83 3,110е 3,87-Ю3 6,33-10е 1282 ± 12,4-10"’ 0,4384
Кобальт (спеченный) 8,86 2,1-10’ 3,09.10е 7,03-Ю3 1505± 12,2-10"’ 0,2013
Ниобий 8,58 1,6-10е 1,6910е 2,74-Ю3 2416 7,2-10-e
Медь 8,86 1,2-10’ 0,33 0,70.10е 2,25-Ю3 1081 16,7-10-’ 1,29
Гафний 11,35 1,4-10’ 1,55-10е 4,15-Ю3 2093 6,1•10-е
Свинец 11,35 0,14-10е 0,43 0,14-Ю8 0,17-Ю3 327 29,5.10-’ 0,277
Молибден 10,24 2,95-Ю6 5,27 10е 7,03.10е 2590 ± 4,9.10-’ 0,0568
Никель 8,58 2,11-10е 1,41.10е 4,92-Ю3 1440 + 11,9-10-8 0,142
Тантал 16,61 1,9010е 7.03-138 7,73-10е 3000 + 6,5.10-’ 0,245
Вольфрам 19,38 3,52.10е- 21,09-103 3366 4,3-10-’ 0,84
Уран 18,82 2,11 -106 1,76.10е 6,33-Ю3 1102 0,135
Ванадий 6,09 1,55.10е 3,87-10е 4,78-Ю3 1730± 7,7-10-’
Цирконий 6,92 0,84.10е 1,12-10е 2,53-Ю3 1860 4,3-10-е
Алюминий (1100-0) 2,77 0,70.10е 0,25.10е 0,77-Ю3 650 ± 23,6-10-8 0,948
Сплавы
Алюминий 2024-Т4 2,77 0,75.10е 0,33 3,09-10е 4,22-Ю3 590 + 23,2-10-’ 0,516
Алюминий 7075-Т6 2,77 0,7310е 0,33 4,92-Ю3 5^61 -103 557 + 23,610-8 0,555
Материал Удельный вес, гс/см3 Модуль упругости Е, кг/см3 Коэффициент Пуассона р
Твердая желтая ла- тунь 8,58 1,05-10’ 0,35
Чугун (25Т) 7,20 0,91-10’ 0,2
Магний ZK51A-75 1,94 0,46 10в 0,35
Литейная фосфори- стая бронза Сталь: 0,2%С 8,86 1,12-10’ 0,33
Горячекатаная 7,83 2,11-10’ 0,27
Холоднокатаная Сталь: 1%С 7,83 2,11-10’ 0,27
Горячекатаная 7,83 2,11-10’ 0,27
Закаленная и отпу- щенная при 430°С Сталь 4640 7,83 2,11-10’ 0,27
Закаленная и от- пущенная при 430°С 7,75 2,04-10’ 0,30
Продолжение
Предел теку- чести чу , кгс/см2 Предел проч- ности ijj, кгс/см2 Температура плавления,'С Коэффициент теплового • расширения при нагрева- нии на 1°С Коэффициент температуро- проводности, см2/с
4,22-103 5,20-103 932 18,9-10”“ 0,406
Cf=l,69-103 —8,44-Ю3 1177 12,1-10”’
1,76-Ю3 2,81-Ю3 635 26,1-10”’ 0,71
4,57-Ю3 5,62-Ю3 1048 16,9-Ю”6 0,226
2,81-Ю3 4,92-Ю3 1510 12,1-Ю”3 0,174
4,57-Ю3 5,62-Ю3 1510 12,1-10”’ 0,174
5,91-Ю3 10,05-Ю3 13,1-10”’ 0,174
9,70-Ю3 14,06-Ю3 13,1-10”’ 0,174
13,36-Ю3 14,20- Ю3 0,174
Материал Удельный вес, гс/см3 Модуль упругости Е. кг/см2 Коэффи- циент Пуассона р.
Нержавеющая сталь тип 302, хо- лоднокатаная Титан 7,92 4,51 2,04-106 0,3
Керамика Кристаллическое стекло «пиросерам» Стекло из плавле- ного кварца Глиноземная кера- мика 2,49 2,21 3,88 0,88-106 0,74-106 3,16-10» 0,25 0,17
Пластмассы Ацети лцеллю лоза Найлон Эпоксид 13,01 11,35 11,07 1.76104 2,88-10» 4,57-10» 0,4 0,4
Керметы Карбид вольфрама Карболой 999 - 14,95 7,03-106 0,24
П родолжение
Предел текучести ту ,кгс/см2 * Предел прочности ту, кгс/см2 Температура плавления,°C Коэффициент теплового расширения при нагрева- нии на 1°С Коэффициент температуро- проводности, см2/с
7,03-103 9,84-103 1415± 16,0-10-» 0,042
13,36.10s 9,84.103 1800 7,2.10-® 0,174
1,40-103 -1250 1,8.10-»
-1580 0,54.10'»
д/=+2,81-103 24,61-10s 2030 7,2.10-»
о/=+0,35.103 s/=-|-0,56.10s оу=-|-0,49-103 1,41-103 0,91103 2,НЛО3 126-10-» 99 10-» 59-10-е
—42,19-Ю3 4,0-10"»
4, РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫБОРУ МАТЕРИАЛОВ ЮЗ
боре наилучшего метода получения заданной формы важно
учитывать механические свойства материала. Необходимые
сведения даны в табл. 4.5 и 4.6.
ТАБЛИЦА 4.5
ВЫБОР МАТЕРИАЛА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ
ФАСОННОГО ПРОФИЛЯ
Металлы и сплавы Форма Железо Сталь (углеро- дистая, низколе- гированная ) Жаропрочные и коррозионностой- кие сплавы Алюминиевые сплавы ! Медные сплавы Свинцовые сплавы Магниевые сплавы Никелевые сплавы Благородные металлы Тугоплавкие металлы Оловянные при- пои Титановые сплавы Цинковые сплавы
Литье в землю 0 0 0
Литье в оболочковую форму 0 0 0
Литье в постоянную форму 0 0 0 0 0 0
Литье под давлением 0 0
Литье в гипсовые формы н
Литье по выплавляемым моделям 0 0 0
Центробежное литье 0 0 0
Горячая штамповка в откры- том штампе 0 0 0 0 0 0 0
Горячая штамповка в закрытом штампе:с предварительной отдел- кой готовой в грубом виде заготовки 0 0 0 0 0 0
Обычная штамповка 0 0 0 0 0 0
Точная штамповка 0 0 0
Ковка с высадкой •О 0 0 0 0 0
Холодная высадка 0 0 0 0
Ударное выдавливание (полых изделий) 0 0 0 0 0 0 0
Штамповка 0 0 . 0 0 0 0 0 0
Центробежная отливка 0 0 0 0 0 0
Изготовление деталей на винтонарезном станке н 0 0 0 0 0 0
Изготовление деталей мето- дом порошковой металлургии 1 0 0 0 0 0
Гальванопластика 1 2 3 0 0 0 0
Экструдирование 0 ' 0 0 0 0 0
Фасонный прокат 0
Профилировка листового ме- талла 0 0 0 0 0
Непрерывное литье 0 _ 3 0
@ Наиболее часто используемые материалы.
ЁО Материалы, которые начинают применяться в настоящее время.
1 Чаще всего используются железомедный порошок и порошок из смеси
железа, меди и углерода.
2 Используется технически чистое железо (99,8% Fe).
3 В основном оловянистая бронза и оловянисто-свинцовая бронза.
104 4. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫБОРУ МАТЕРИАЛОВ
ТАБЛИЦА 4-6
ВЫБОР ПЛАСТМАСС И КАУЧУКОВ ДЛЯ ФОРМОВАНИЯ
Пластмасса Форма Акрилик Алкиды 1 Ацеталь Ацетатцеллюлоза Бутиратацетатцеллюлоза Винил (жесткий) 1 Винил (эластичный) Дмаллилфталат Карбамид Меламин Найлон Пластик АВС Поликарбонат Полипропилен Полистирол Полиэтилен Полиэфиропласт Пропионат целлюло з ы Силикон Тефлон Фенопласт Фторуглерод Хлорполиэфир Эпоксипласт Зтилцвллюлоза
Литье под давлением 00 0 S] 0 (□ 0 0 0 в 0 В0 в @0
Экструдирование В0 0 0 0 вв в ав
Формирование листового материала (горячее формование) 0 0 5] (В) 0 0 0 0 в 0В
Выдувное формование 0 0 0 Е 0 0 В0 0 (ё) (51
> Прессование шугообразной массы 0 в
Прессование в формах 0 0В ЁО 0 (° 0 0 00 В 0В в 0 0 0В в
Литьевое прессование 0 0 0 в в 0 [В] Ш
и при низком давлении в в в 0
х и . g = rf с подгонкой штампа 0 0 в 0 в в 0
ж й. о зе х g намотка проволоки 0 0 0
е распыление в
Разливка в 0 В 0 0 0
Каучук Форма Стиролбутадиено- вый каучук Бутилкаучук Бутадиенн играль- ный каучук Неопрен Акрилатный ка- учук Хлорсульфирован- иый полиэтилен (хайполон) Уретан и Аь Авийотф Силиконовый ка- учук W ы: 3 га га з- Жесткий каучук
Прессование в формах 0 0 0 0 0 0 В 0
Литьевое прессование и литье под давлением 0 а 0 0 0 0 0 в 0
Экструдирование 0 0 0 0 0 0 в 0
Резка штанцевым ножом 0 0 0 0 0 0 в 0
Наиболее часто используемые материалы.
© Материалы, которые начинают применяться в настоящее время
ЧИСТОВАЯ ОБРАБОТКА И НАНЕСЕНИЕ ПОКРЫТИЙ
Кроме перечисленных выше факторов, на выбор мате-
риала при проектировании может оказать влияние способ-
ность материала к чистовой обработке и нанесению покры-
тий (например, когда материал используется для корпуса
изделия, который должен удовлетворять требованиям тех-
нической эстетики). Наружный слой материала при неко-
торых видах обработки поверхности может приобрести сле-
дующие свойства:
4, РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫБОРУ МАТЕРИАЛОВ Щ5
1) повышенную твердость;
2) износостойкость;
3) устойчивость против коррозии;
4) устойчивость против потускнения;
5) кислотоустойчивость;
6) теплостойкость;
7) устойчивость против трения;
8) предохранение от коррозии;
9) декоративность;
10) внешнюю привлекательность;
11) большую отражательную способность;
12) меньшую отражательную способность;
13) повышенную долговечность;
14) легкость полировки;
15) повышенную проводимость;
16) большую способность к креплению.
Вопрос о выборе оптимального соответствия между
материалом и тем или иным процессом чистовой обработки
(или нанесения покрытия) выходит за рамки книги. Важ-
но, чтобы конструктор знал эти процессы. Ниже приведен
перечень существующих методов нанесения покрытий и
чистовой обработки:
1) напыление металлического покрытия;
2) гальваническое покрытие;
3) покрытие твердым сплавом (слой наносится путем
плавления);
4) керамические, керметовые и отражающие по-
крытия;
5) покрытие способом горячего погружения;
6) покрытие погружением;
7) диффузионное покрытие;
8) конденсационное покрытие;
9) органические покрытия;
10) покрытие фарфоровой эмалью;
11) химическое покрытие;
12) антикоррозийные покрытия (смазка, растворитель,
эмульсия, воск);
13) механическая чистовая обработка алюминия, меди
и нержавеющей стали:
а) полировка при помощи круга;
б) полировка давлением;
в) полировка при помощи бесконечного полироваль-
ного ремня, покрытого абразивным материалом;
г) полировка проволочной щеткой;
д) доводка при помощи полировального молотка;
е) чеканка или гравировка;
ж) пескоструйная обработка.
106 4- РЕКОМЕНДАЦИИ по выбору материалов
Т А Б Л И ЦА 4.7
л Материал 1етод Дуговая сварка Газовая сварка Контактная сварка Пайка твер- дым припоем
Чугун Широко применя- ется Рекомен- дуется Редко применя- ется Затрудни- тельна
У глеродистая сталь Рекомен- дуется То же Рекомендуется Рекомен- дуется
Нержавеющая сталь То же Широко применя- ется То же То же
Алюминий, магний Широко применя- ется То же Широко приме- няется Широко применя- ется
Медь То же В То же Рекомен- дуется
Никель Рекомен- дуется 1> Рекомендуется То же
Титан Широко применя- ется — Широко приме- няется Затрудни- тельна
Свинец, цинк То же Широко применя- ется Применяется редко, только для цинка —
Термопласты Рекомен- дуется Рекомен- дуется Широко приме- няется —
Реактопласты — — — —
Эластомеры — — __
4. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫБОРУ МАТЕРИАЛОВ Ю7
Пайка мягким припоем Адгезионное соединение с реактопластами (TS), термопластами (ТР) и эластомерами (ELAST) Адгезионное соединение (с эпоксидами ит. п.) Резьбовое соединение Клепка и сшивка металлом
Редко при- меняется Широко применя- ется для TS Редко при- меняется для ТР Широко применя- ется Широко применя- ется Рекомендуется
Затрудни- тельна То же То же То же Рекомен- дуется »
Широко применя- ется » » То же Широко при- меняется
Редко при- меняется Рекомен- дуется для TS Рекомен- дуется Широко применя- ется То же
Рекомен- дуется Широко применя- ется для TS Широко применя- ется То же »
Широко применя- ется То же » То же Рекомен- дуется »
Редко при- меняется Редко при- меняется для TS Не приме- няется для ТР » Широко применя- ется —
Рекомен дуется Рекомендуется Рекомен- дуется Рекомен- дуется Рекомендуется
i — Широко няется приме- Редко при- меняется Редко при- меняется »
— Широко п для TS рименяется Широко применя- ется Широко применя- ется Широко при меняется
— Рекомендуется То же Редко при- меняется Рекомендуется
108 4. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫЕОРУ МАТЕРИАЛОВ
Материал Метод Дуговая сварка Газовая сварка Контактная сварка Пайка твер- дым припоем
Керамика — Редко при- меняется — —
Стекло Редко при- меняется — — —
Дерево — — — —
Кожа — — — —
Ткань — — —
Соединение неодина- ковых металлов Затрудни- тельна Затрудни- тельна Затруднительна Может при- меняться
Соединение металлов с неметаллами — — — —
Соединение неодина- ковых неметаллов Затрудни- тельна Затрудни- тельна — —
Соединение материа- лов различной тол- щины Широко применя- ется Широко применя- ется Широко приме- няется Рекомен- дуется
Примечание:
Прочерки в таблице означают, что тот или иной способ соединения не применяется.
4. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫБОРУ МАТЕРИАЛОВ 109
Продолжение
Пайка мягким припоем Адгезионное соединение с реактопластами (TS), термопластами (ТР) и эластомерами (BLAST) Адгезионное соединение (с эпоксидами и т. п.) Резьбовое соединение Клепка и сшивка металлом
Рекомендуется Рекомен- дуется Широко применя- ется Редко приме- няется
— Рекомен- дуется для TS Широко применя- ется для ELAST Рекомен- дуется Широко применяется Редко приме- няется
Рекомендуется То же Рекомен- дуется Широко при- меняется
— Рекомен- дуется для ELAST Широко применя- ется для TS » Редко при- меняется Р екомендуется
— Рекоме для Е ндуется LAST » То же »
Рекомен- дуется Рекомендуется Для TS » Широко применя- ется Широко при- меняется
— Рекомендуется » То же Рекомендуется
— » Редко при- меняется »
Рекомен- дуется » » Рекомен- дуется »
110 4. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫБОРУ МАТЕРИАЛОВ
СОЕДИНЕНИЕ И КРЕПЛЕНИЕ
Способность материалов к соединению и креплению
также влияет на выбор материала. Из всех известных ме-
тодов соединения материалов и деталей наиболее универ-
сальным является механическое крепление, при этом резь-
бовое соединение называется полупостоянным, а соедине-
ние при помощи заклепок или скоб — постоянным. Клеевое
соединение можно считать также постоянным. Пайка и
сварка — способы постоянного соединения — более универ-
сальны, чем склеивание, но менее универсальны, чем спо-
собы механического крепления. В табл. 4.7 приведены
некоторые данные, которые могут оказаться полезными
при выборе способа крепления или соединения, соответ-
ствующего применяемому материалу.
ПРОЦЕСС ВЫБОРА МАТЕРИАЛА
В данной главе рассмотрены все основные факторы,
которые оказывают влияние на выбор материала, удовлет-
воряющего конструктивным требованиям (за исключением
стоимости). Поскольку стоимость материала не является
постоянной величиной, она здесь не рассматривается.
Стоимость материалов обычно можно узнать у изготовите-
ля или поставщика, и конструктор обязан непрерывно
следить за ее изменениями. Итак, основными факторами,
определяющими выбор материала, являются:
1) механические свойства;
2) состав и удельный вес;
3) обрабатываемость;
4) чистовая обработка и нанесение покрытия;
5) крепление,
6) стоимость.
Опытный конструктор довольно легко выберет мате-
риал, оптимально удовлетворяющий конструктивным тре-
бованиям. Для выработки такой способности полезно ис-
пользовать матрицу решений, рассмотренную в гл. 3.
Рассмотрим последовательность рассуждений конструкто-
ра на примере выбора материала для штамповки наружной
крышки (или кожуха) роторной газонокосилки. По-види-
мому, к материалу конструктор предъявит следующие
требования.
1. Материал должен легко штамповаться и приобретать
требуемую форму (быть пластичным), иметь относительно
высокую ударную вязкость и небольшой удельный вес.
4, РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫБОРУ МАТЕРИАЛОВ Щ
2. Поверхность материала должна обрабатываться для
защиты от коррозии (естественная защита или покраска).
3. Стоимость материала крышки должна быть значи-
тельно ниже, чем стоимость материала, из которого изго-
тавливаются работающие детали.
Свойства материала с весовым коэффициентом Материалы х. ф § о ф F сб К я ф Осо fcrj И - й оо Состав и удель- ный вес 0 Способность к штамповке 0,2 Способность к соединению 0 Чистовая обра- ботка и нанесение покрытия 0,2 Стоимость 0,3 со S о
Алюминий 10 0,30 9 0,18 9 0,18 5 0,15 0,81
Листовой металл 10 0,30 8 0,16 7 0,14 8 0,24 0,84
Медный сплав 8 0,24 9 0,18 8 0,16 3 0,09 0,67
Реактопласты 3 0,9 10 0.20 10 0,20 10 0,30 0,79
Фиг. 4.3. Матрица решений.
4. Крышка должна легко крепиться к раме, выдержи-
вать вибрации и быть съемной.
После этого конструктор приступает к построению мат-
рицы решений (фиг. 4.3).
В верхней части матрицы перечислены требуемые свой-
ства материала и соответствующие им весовые коэффици-
енты, сумма которых равна 1. Весовые коэффициенты
задаются, исходя из описанных ранее соображений или
требований к изделию. Заметим, что весовые коэффициен-
ты для состава и удельного веса материала и для способ-
ности к штамповке равны нулю, поскольку эти свойства не
оказывают существенного влияния на принятие решений.
Были выбраны четыре большие группы материалов, по-
скольку они наилучшим образом удовлетворяют требова-
ниям к крышке газонокосилки. Каждому материалу ста-
вится в соответствие определенное число баллов (от О
до 10) в зависимости от наличия свойств, перечислен-
ных в верхней части матрицы. Баллы записываются в
верхней части клеток матрицы, а произведение числа бал-
112 4- РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫБОРУ МАТЕРИАЛОВ
лов на весовые коэффициенты — в нижней части, затем
вычисляется сумма очков для каждого материала. Очевид-
но, что по сумме очков наилучшим материалом для изго-
товления крышки является листовая сталь. Конкретное
решение можно принять после тщательного исследования
свойств листовой стали, необходимых для изготовления
данной детали. В рассматриваемом случае выбрана холод-
нокатаная листовая сталь средней твердости (1020).
УПРАЖНЕНИЯ
1. Назовите три изделия или технических достижения,
которые были бы невозможны без успехов в материалове-
дении.
2. Укажите состав сплава, обозначаемого SAE 3312.
3. Почему напряжение для выбранного материала
берется ниже предела упругости, а не ниже предела проч-
ности?
4. Чем отличается определение твердости материала
по Бринелю от определения твердости по Роквеллу?
5. В таблице, состоящей из двух столбцов, укажите
пять случаев применения металлов, в которых использова-
ние пластмассы невозможно, и пять случаев применения
пластмассы, в которых невозможно использование ме-
талла.
6. Какой листовой металл лучше всего подойдет для
штамповки поддона картера автомобиля?
7. Дайте определение коэффициента Пуассона.
8. Что означает выдавливание при изменении формы
материала?
9. Составьте перечень требований, определяющих вы-
бор материала для изготовления дверной ручки холо-
дильника.
10. Составьте матрицу решений и выберите оптималь-
ный материал для изготовления дверной ручки холодиль-
ника (см. упражнение 9).
ЧЕЛОВЕЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ
И ИНЖЕНЕРНОЕ
ПРОЕКТИРОВАНИЕ
Из всех существ, населяющих землю, человек являет-
ся, по-видимому, самым изнеженным и хуже всех приспо-
собленным к условиям окружающей среды. Можно, не
задумываясь, назвать сотни способов и средств защиты у
животных: раковины, мех, крылья, перья, чешуя, клыки,
запахи, защитная окраска, острое обоняние и зрение и т. д.
Однако природа наделила человека одной способностью,
недоступной другим существам, — способностью мыслить.
Благодаря этому человек рассуждает, планирует, помнит
прошлое и размышляет о будущем и — самое главное —
умеет изменять условия окружающей его среды. Примера-
ми изменения окружающих условий являются одежда, жи-
лище, транспортные средства, автоматизация и космиче-
ские полеты.
Наука о взаимодействии человека с искусственной окру-
жающей средой имеет различные названия: инженер-
ная психология, наука о человеческих факторах, учет чело-
веческих факторов в технике, техническая психология,
биомеханика, эргономика. Как бы она ни называлась,
очевидно одно: физически человек почти не изменился за
последние несколько тысяч лет и, по-видимому, мало изме-
нится в следующем тысячелетии. Без специальных средств,
соответствующим образом преобразующих внешнюю сре-
ду, человек практически не может приспособиться к ее
воздействию. Требования к таким средствам составляют
основу данной главы.
ЛЕОНАРДО ДА ВИНЧИ И ГИЛБРЕТ
По-видимому, первая известная работа по инженерной
психологии принадлежит Леонардо да Винчи. Изучая
строение тела человека, он сделал анатомически детальные
рисунки человека, чтобы показать его мускулатуру. Он да-
же изобрел действующие модели, в которых использовал
медные проволочки для изображения отдельных волокон
114 5. ЧЕЛОВЕЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ И ИНЖЕНЕРНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ
мышц. Можно считать, что эта работа положила начало
такой науке, как биомеханика. Кроме того, Леонардо да
Винчи, изучая пропорции человеческого тела, заложил ос-
новы другого важного для эргономики научного направ-
ления — антропометрии. Классический пример пропорций
Фиг. 5.1. Пропорции человеческого тела, открытые Леонардо да
Винчи.
человеческого тела, определенных Леонардо да Винчи,
показан на фиг. 5.1. Изучая человеческое тело, он не учи-
тывал воздействие на человека окружающей среды, свою
цель он как художник видел в возможно более точном
изображении человеческого тела.
В начале промышленной революции, когда способность
Соединенных Штатов конкурировать на рынках других
стран стала зависеть от рентабельности производства, по-
лучил признание талант Фрэнка Гилбрета. Примерно
в 1911 г. Гилбрет интуитивно открыл и определил показа-
тели, связанные с анатомией, физиологией и психологией
человека, которые и составили основу эргономики систе-
мы «человек — инструмент — задание». Гилбрет известен
как основоположник исследований по упрощению процес-
сов труда и исследований трудовых движений и затрат
времени при выполнении операций. Используя имевшуюся
в то время измерительную технику, Гилбрет сосредоточил
внимание на трех поддающихся измерению величинах для
5. ЧЕЛОВЕЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ И ИНЖЕНЕРНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ Ц5
создания основы, опираясь на которую можно было бы
рекомендовать более производительные, более эффектив-
ные и менее утомительные приемы работы. Этими вели-
чинами являются: время, затрачиваемое иа выполнение
задания (измеряется с помощью секундомера); объем дви-
жений, необходимый для выполнения задания (определяет-
ся путем анализа основных элементов трудовых движений);
характер и протяженность движений (вычерчивает-
ся хронометром-циклографом, дающим фотографии с по-
следовательным экспонированием, при этом часто к движу-
щимся частям тела человека прикрепляются лампочки).
В табл. 5.1 приведены три группы переменных Гилбрета.
Таким образом, возникновение биомеханики можно отнес-
ти к 1911 г.
ТАБЛИЦА 5-1
ПЕРЕМЕННЫЕ ГИЛБРЕТА
Переменные, характе- ризующие рабочего Переменные, характери- зующие окружающую среду Переменные, характери- зующие движения
Мускулатура Навыки Наличие опыта Питание Политические и ре- лигиозные убеж- дения Привычки Профессиональная подготовка Состояние здоровья Телосложение Темперамент Удовлетворенность работой Утомляемость Вес движущейся де- тали Качество материала Одежда Окраска Освещение Отопление, охлаж- дение. вентиляция Приспособления Поощрения и нака- зания Правила профессио- нального союза Размер движущегося агрегата Средства, преду- преждающие утом- ляемость Станки и инстру- менты Трансляция музы- кальных и литера- турных произведений Автоматизм Затрачиваемая энер- гия Исходное положение Необходимость Направление Последовательность движений П реододеваемая инерция и коли- чество движения Протяженность СкорОСТЬ Стоимость Траектория Ускорение Эффективность
116 5. ЧЕЛОВЕЧЕСКИЕ «АКТОРЫ И ИНЖЕНЕРНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ
СИСТЕМА «ЧЕЛОВЕК —МАШИНА»
Каждый раз, когда человек набирает номер телефона,
ведет автомобиль, изучает изображение на электронном
осциллографе, работает на вычислительной машине или
обрабатывает деталь на токарном станке, он объединяет
свои ощущения, способность принимать решения и мус-
кульную силу с технической системой. Когда он нажимает
не на ту кнопку, набирает неправильный номер, теряется
при слежении за слишком большим числом индикаторов
или испытывает неудобства на своем рабочем месте, то
система работает неправильно. Ошибки могут приводить
к выпуску бракованных материалов, большим потерям вре-
мени и денег и даже к несчастным случаям. Например, в
годы второй мировой войны в ВВС США за 22 месяца про-
изошло 457 аварий самолетов, вызванных тем, что пилоты
Оборудование <------------------------Человек
Машина
Человек и окружающая среда
Органы управления и приборы
Фиг. 5.2. Система «человек — машина — окружающая среда».
— — моторное воздействие;---------сенсорная обратная связь.
5. ЧЕЛОВЕЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ И ИНЖЕНЕРНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ Ц7
путали ручку управления шасси и ручку управления за-
крылками.
На фиг. 5.2 показана взаимосвязь элементов, при ко-
торой человека можно рассматривать как составную часть
эффективной системы «человек — машина». Человек мо-
жет работать на машине и выполнять определенную рабо-
ту, если машина приспособлена к возможностям человека.
Приспособление обычно осуществляется системой управ-
ления, которая усиливает, ослабляет или преобразует
мышечную энергию человека в энергию, легко воспринима-
емую машиной. Человек может подавать сигналы с помо-
щью рук и ног. Достижение требуемой величины управля-
ющего сигнала, подаваемого человеком, определяется по
сигналу, поступающему через цепь сенсорной обратной
связи. (Например, недостаточный пли чрезмерный пово-
рот автомобиля, наблюдавшийся при первых испытаниях
рулевого управления с усилителем, был отрегулирован
увеличением момента сопротивления рулевого колеса в
виде сигнала обратной связи, действующего на водителя.)
Другим необходимым условием успешной деятельности
оператора часто является отображение световых или зву-
ковых сигналов. Человек испытывает физиологическое
воздействие системы, которое определяет такие показатели
его состояния, как утомленно, способность концентриро-
вать внимание, а также безопасность, производительность
и т. д. Инженер-конструктор должен использовать всю
имеющуюся информацию о человеческих факторах, чтобы
обеспечить оптимальное взаимодействие между человеком
и тем оборудованием, с которым человек входит в контакт
при выполнении своих повседневных задач.
ВИДЫ ЧЕЛОВЕЧЕСКИХ ФАКТОРОВ
Если выделить человека из системы, изображенной на
фиг. 5.2, и рассмотреть, что необходимо для его эффектив-
ной работы как элемента системы, то можно сделать сле-
дующий вывод. Руками и ногами человек воздействует на
органы управления системы; в свою очередь его физиоло-
гическое состояние определяется окружающей средой;
сигналы обратной связи от органов управления системы
воздействуют на органы чувств человека; уши и глаза че-
ловека воспринимают звуковые и визуальные сигналы.
Сведения о размерах человеческого тела называются ант-
ропометрическими данными. Ниже рассмотрены факторы,
связанные с функционированием человека в системе, при-
веденной на фиг. 5.3.
118 5. ЧЕЛОВЕЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ И ИНЖЕНЕРНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ
Фиг. 5.3. Классификация человеческих факторов.
Органы управления
Здесь рассматриваются такие параметры, как форма и
размер кнопок и ручек управления; усилия, необходимые
для поворота ручек управления; вид управления (напри-
мер, типа «включено — выключено» или плавное регули-
рование) ; направление перемещения; способ действия
и т. п. При проектировании органов управления конструк-
тор должен учитывать выходные сигналы, поступающие
к человеку от машины, а также сигналы от цепи обратной
связи.
Окружающая среда
Конструктор обязан учитывать такие показатели физи-
ологического состояния, как пульс, частота дыхания и кро-
вяное давление при комфортных условиях. Конструктор
должен добиться, чтобы условия работы были как можно
ближе к нормальным и человек мог эффективно работать
как в течение коротких, так и продолжительных проме-
жутков времени.
5. ЧЕЛОВЕЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ И ИНЖЕНЕРНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ Ц9
Необходимо учитывать такие факторы, как температу-
ра, шум, вибрация, радиация, ускорение и давление.
Звуковые сигналы
Конструктора интересуют также звуковые сигналы об-
ратной связи. Наиболее распространены речевые сигналы.
Кроме того, конструктора интересует воспроизведение ре-
чи с помощью искусственных средств, сигналы предупреж-
дения и предостережения, а также звуковые сигналы, ука-
зывающие на нормальную работу оборудования пли воз-
никновение неисправностей.
Визуальная индикация
К этой категории относятся средства наглядного пред-
ставления информации посредством циферблатов, знаков,
цифр и букв, шкал с делениями, счетчиков и стрелочных
приборов, а также табличек.
Антропометрические данные
Антропометрия — раздел антропологии, посвященный
размерам человеческого тела. Размеры определяются для
особых статистических групп, называемых процентилями.
Если 100 человек расположить в порядке возрастания ка-
кого-либо параметра, то они распределяются от 1-го до
100-го процентиля. Учет антропометрических данных для
мужчины 2,5-го процентиля при проектировании означает,
что такой системой смогут воспользоваться лишь 2,5%
мужчин. Система, созданная на основе данных для чело-
века 50-го процентиля (среднего человека), подойдет для
50% людей. Остальные же 50% людей не смогут пользо-
ваться такой системой. Ниже рассмотрены четыре примера
выбора конструктором соответствующей процентильной
группы.
1. При расчете пружины возврата Двери необходимо
учитывать силу женщины 2,5-го процентиля. В этом слу-
чае большинство взрослых смогут легко открыть такую
дверь.
2. При проектировании подземного перехода расчет
высоты туннеля необходимо проводить для мужчины
97,5-го процентиля. В этом случае лишь 100—97,5 = 2,5%
мужчин будут испытывать некоторые неудобства.
3. При проектировании кухни пассажирского самолета
расчет необходимо вести для женщины 50-го процентиля.
120 5- ЧЕЛОВЕЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ И ИНЖЕНЕРНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ
Авиакомпании при наборе стюардесс не принимают на ра-
боту женщин ниже 2,5-го и выше 97,5-го процентилей.
4. Прп проектировании сидения автомобиля расчет ве-
дут для людей в интервале от 2,5-го до 97,5-го проценти-
лей: в этом случае лишь 5% пассажиров испытывают не-
удобства.
Фиг. 5.4. Изменение размеров тела среднего человека за последние
20 лет (размеры даны в миллиметрах).
Как следует из схемы на фиг. 5.4, где показано измене-
ние размеров тела среднего мужчины за последние
20 лет, антропометрические данные непрерывно изменяют-
ся. Если конструкторская задача требует использования
точных данных, то инженер должен обращать внимание
на дату получения используемых антропометрических
данных.
5, ЧЕЛОВЕЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ И ИНЖЕНЕРНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ 121
ДАННЫЕ ДЛЯ УЧЕТА ЧЕЛОВЕЧЕСКИХ ФАКТОРОВ
Данные, приведенные в табл. 5.2 и на фиг. 5.5—5.9, от-
носятся к рассмотренным выше параметрам. Они не явля-
ются полными, но конструктор может получить некоторое
представление о характере имеющихся данных. Более пол-
ные данные для использования их при проектировании
оборудования можно найти в книгах по инженерной пси-
хологии, указанных в аннотированном перечне литера-
туры.
Условия окружающей среды
Первый круг на фиг. 5.7 определяет границы зоны до-
пустимых условий, за пределами которой человек испыты-
вает большие неудобства или его здоровью наносится
ущерб. Необходимо учитывать также инфракрасное излу-
чение, ультразвук, наличие вредных газов, запыленность и
теплообмен с жидкостями и твердыми телами.
Примеры учета человеческих факторов в технике
Чтобы наглядно продемонстрировать, чем занимаются
специалисты по инженерной психологии, рассмотрим сле-
дующий пример. Летчик, совершая тренировочный полет
в одномоторном самолете, обычно сидит сзади инструктора
и регулирует подачу горючего левой рукой, а ручку управ-
ления держит правой рукой. Если при заходе на посадку
самолет не дотягивает до взлетно-посадочной полосы, лет-
чик должен увеличить подачу горючего и поднять вверх
носовую часть самолета (т. е. левую руку подать вперед,
а правую — назад). В пассажирском самолете первый пи-
лот сидит рядом со вторым пилотом, который находится
справа от пего. Теперь первый пилот держит штурвал
левой рукой, а ручку подачи горючего — правой. Если са-
молет не дотягивает до взлетно-посадочной полосы, по-
прежнему надо поднять высоту и увеличить подачу горю-
чего, не для этого теперь пилоту нужно левую руку подать
назад, а правую — вперед. Эти движения противоположны
тем, которым летчик научился раньше. После нескольких
полетов пилот может привыкнуть и к этой новой реакции,
однако в аварийной обстановке он может растеряться и
вернуться к способу управления, которому он научился
в прошлом. Это может привести к летному происшес-
твию.
ТАБЛИЦА 5.2
ХАРАКТЕРИСТИКА ОРГАНОВ УПРАВЛЕНИЯ /
Характеристики Вид управления
дискретное регулирование непрерывное регулирование
кнопка, нажимаемая рукой кнопка, нажимаемая ногой перекидной выключатель вращающийся селекторный переключатель ручка управления ' рукоятка управления
Время регулирования Очень малое Малое Очень малое От среднего до малого Большое Большое
Рекомендуемое число установок регулируемой величины 2 2 2-3 3-24 Не ограниче- но Не ограниче- но
Занимаемое пространство Малое Большое Малое Среднее От малого до среднего От среднего до большого
Возможно ли случайное включение? Да Да Да Да Да Да
Эффективность кодирования От удовлет- ворительной до хорошей Плохая Удовлетвори- тельная Хорошая Хорошая Удовлетвори- тельная
Характеристики кнопка, нажимаемая рукой
Возможность визуального опознания положения Плохая
Возможность невизуального
опознания установки
Возможность снятия
контрольного показания с
нескольких одинаковых
устройств
Возможность работы с
несколькими одинаковыми устрой-
ствами
Эффективность как элемент
комбинированного управления
X орошая
»
Продолжение
Вид управления
дискретное регулирование непрерывное регулирование
кнопка, нажимаемая ногой перекидной выключатель вращающийся селекторный переключатель ручка управления рукоятка управления
Плохая От удовлетво- рительной до хорошей От удовлетво- рительной до хорошей От удовлетво- рительной до хорошей (при повороте руч- ки менее чем на 360°) Плохая
В В То же От плохой до хорошей В
ъ в Хорошая Хорошая (при поворо- те ручки ме- нее чем на 360°) в
в в Плохая Плохая в
в в Удовлетвори- тельная Хорошая в
124 5. ЧЕЛОВЕЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ И ИНЖЕНЕРНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ
6 0
г5р ]! J
п&
t 32-50
23,&(мин.)-г-
Прямоугольник
для надписи
Предпочтитеяьт
40с(мин.)
Фиг. 5.5.
5, ЧЕЛОВЕЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ И ИНЖЕНЕРНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ 125
Фиг. 5.5. Основные характеристики органов управления (размеры
даны в миллиметрах).
А. Рукоятки. Длина L должна быть максимальной. Предусмотреть
опору для запястья. При £=130 мм минимальное перемещение составляет
50 мм, максимальное вперед и назад 350 мм, максимальное вправо и вле-
во 960 мм.
Б. Цилиндрические ручки. В рукоятках рычагов не следует делать вые-
мок для пальцев. В скобах и ручках подъемников нижняя часть может
отсутствовать.
В. Потайные ручки (для дверей, ящиков стола и т. д.). Ширина отвер-
стия 90 мм (мин.)— 100 мм (опт.).
Г. Храповики. Для установки обычных величин используются храпови-
ки диаметром 25 мм, для установки критических величин 50—100 мм.
6 — типичная впадина: диаметр — 2 мм, глубина — 1,2 мм, расстояние
между зубцами 5,6 мм. Вращающий момент: 3,25* 10~8 кгс • м (d<25 мм)
и 3,6 • 10—3 кгс • м (d>25 мм).
Д. Ручки переключателей- Ручка перемещается на 15° (мин.) при визу-
альном контроле, на 40° (макс.) в оптимальном режиме работы и на
90" (макс.) в случае необходимости. Усилие: 0,34—1,36 кгс. Число поло-
жений 24. При повороте более чем на 180° более удобен круглый переклю-
чатель.
Е. Пакетные кнопки.
ЯС. Ручки с большим вращающим моментом (захват пятью пальцами).
Максимальный вращающий момент 5,75-10-3 кгс - м. Сечения для макси-
мального усилия: а — при повороте на угол менее 90°, б — при повороте
на угол более 90°. Следует избегать трех, пяти и шести выступов.
3- Рукоятки (для поворота на угол более 90°). Ручка должна вращать-
ся. Конусная форма предупреждает соскальзывание руки.
Кмин - 12.5 мм, при большей нагрузке Каакс - 500 мм, при большей
скорости вращения и малой нагрузке RMaKC мм.
Максимальное усилие: 2,3 кгс при R<90 мм, 4,5 кгс при R=125-r200 мм.
И. Маховики ручного управления. Желательно иметь минимальное
число спиц.
Усилие: 2,3—13,5 кгс (при вращении одной рукой), максимальное 23 кгс
(при вращении двумя руками). Чтобы избежать перемены положения рук,
допускается поворот на 90—120°.
К- Нажимные кнопки. Минимальный диаметр ймин= 9,5 мм> оптималь-
ный йопт=12,54-25 мм. При работе рукой d=384-50 мм, при работе но-
гой €1=12,5—50 мм. Усилие минимальное 0,11 кгс, оптимальное
0,45—1,35 кгс, максимальное 14 кгс; при нажиме ногой 1,8—9,0 кгс, при
опоре ногой на кнопку 4,5—9,0 кгс. Утопление кнопки: 3,5—25 мм (без
перчаток), 6,5—50 мм (в перчатках), 12,5—50 мм (в ботинках), 25—100 мм
(в сапогах). Углубление в кнопке не обязательно.
Л. Нажимные кнопки, действующие от легкого прикосновения. Из двух
вариантов более предпочтителен вариант II (вертикальное расположение
кнопок).
Скорость работы: 4—5 ударов в 1 с.
М. Тумблеры. При включении вслепую расстояние между тумблерами
100—150 мм.
Усилие: 0,28—1,13 кгс. Предпочтительна форма летучей мыши, а также
лучше иметь 2 положения, чем 3 или 4.
126 5. ЧЕЛОВЕЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ И ИНЖЕНЕРНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ
Калибровочная
шкала 0,8мм(макс)
Положение
другого
окна
Другой'Х
указатель v'
'Перекрыва-
ние шкал
Ручное
управление
Для яевой
руки
Разрыв
шкалы
Для правой
руки
Выделение
диапазона
Данные аналогичны
данным на круглых шкалах
А
ХОпт. положение I
Б ручки управления
В
Для левой
руки
1
L г-
Для
правой
руки
Опт положение -х—
ручки управления ®
Ручное
управление
Мин. высота
окна
Оптимальное
положение
стрелки
Отсчет
слева направо
Увеличение
чисел
Нуль не
ставится
инимальное
Масштаб шкалы
I или Ю
5 100
2 Ю00
3 Хор
15 Хор
6 Уд
0,1 мм
1 мм
Метка-
Конец
стрелки
Балансир
Г F
Минимальное
расстояние до
центра стрелки
t
0,8 мм (макс.)
Стандартная
высота
Нерекок
дуемая
шкала
Нуль круг-
лой шкалы
ь*_с! = В,4мм при
19 И ЯРКОМ свете
(мин.) О
НАта.нд:
,-13 мм
Порядок, ваРиан’
расположения
прямоугольник
а =ломм
Вторая точная
шкала
Мигающий
сигнал
Зеленая
Полоса “
Минималь-
ное расг-
стояниег
вари-
ант
Минимальное
расстояние
2 3 4 5
2
ю
Г
Д
Е
Ж
3
и
К
Л
М
Фиг. 5.6. Основные характеристики визуальных средств отображе-
ния информации.
А. Шкалы типа «открытое окно». Безошибочность считывания показа-
ний 99%. Применяются только для получения точных данных.
Правила: 1. Числа увеличиваются по часовой стрелке. 2. Перемещение
ручки управления должно соответствовать направлению перемещения
шкалы. 3. При вращении ручки управления по часовой стрелке значения
измеряемой величины увеличиваются. Не рекомендуется применять при
ручном управлении.
Б. Круглые шкалы. Безошибочность считывания показаний 89%. При-
5. ЧЕЛОВЕЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ И ИНЖЕНЕРНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ 127
меняются для получения точных, относительных и контрольных данных.
Числа увеличиваются по часовой стрелке. Предпочтительна оцифровка
с наружной стороны шкалы. Минимальный диаметр шкалы 25 мм,
стандартный диаметр 25—100 мм, а для снятия контрольных данных
45 мм. Оптимальный диаметр 70—75 мм. При снятии данных с высокой
точностью используются шкалы диаметром 100—150 мм. а — при положи-
тельных и отрицательных данных здесь находится нуль шкалы; б — зна-
чения измеряемой величины увеличиваются по часовой стрелке.
В. Полукруглые шкалы. Безошибочность считывания показаний 83%.
Применяются для получения точных, относительных и контрольных дан-
ных. Не рекомендуется применять подвижные шкалы, указывать на шка-
ле фабричную марку, чтобы не отвлекать внимание. Оцифровка и размет-
ка шкалы полностью определяются ее размерами.
Г. Горизонтальные шкалы. Безошибочность считывания показаний 72%.
Применяются для получения точных, относительных и контрольных дан-
ных. Подвижная шкала используется только для получения точных дан-
ных. Числа на шкале увеличиваются слева направо. Предпочтительна
неподвижная шкала. Рекомендуется ручное управление и движущаяся
стрелка. Значения измеряемой величины увеличиваются при вращении
ручки управления по часовой стрелке (б).
Д. Безошибочность считывания показаний 64%. Применяются для по-
лучения точных, относительных и контрольных данных. Числа на шкале
увеличиваются снизу вверх. Минимальная высота окна определяется
следующими условиями: должны быть одновременно видны 2 числа.
Возможно применение длинных шкал ленточного типа. Значения измеря-
емой величины увеличиваются при вращении ручки управления по часо-
вой стрелке (б).
Е. Счетчики. Безошибочность считывания показаний 99%. Применяются
только для получения точных данных. Максимальная скорость счета —
две цифры в 1 с. Значения измеряемой величины увеличиваются при
вращении ручки управления по часовой стрелке. Корпус и барабан одно-
го цвета. Окраска корпуса должна быть равномерной. Цифры младших
разрядов должны быстро устанавливаться против окна.
Ж. Шкалы. Ширина метки должна быть минимальной. Расстояние меж-
ду метками больше ширины метки. В среднем L и W связаны с 3 (рас-
тояние до метки от места наблюдения) следующим образом:
L, мм W, мм
Главпая метка 0,8 3 0.13S
Промежуточная метка 0,58 S 0,113
Наименьшая метка 0,36 S 0,09S
S измеряется в метрах.
3. Стрелки. Ширина кончика стрелки не должна быть меньше ширины
наименьшей метки, но и не больше ширины главной метки. Цвет стрелки
должен соответствовать цвету метки, а цвет балансира — цвету шкалы.
И. Цифры и буквы. Все цифры и буквы пишутся вертикально. Жела-
тельно расположение надписей на одной линии. Стандартная высота букв:
для надписей на приборных панелях 6,35 мм, крупного шрифта 4,8 мм,
среднего шрифта 3,2 мм, мелкого шрифта 2,4 мм. Отношение толщины
штриха к высоте буквы 1 : 6 (черные буквы на белом фоне) и 1 : 8 (белые
буквы на черном фоне). Контраст между фоном и буквой 75—80% и более.
Минимальная освещенность 10 лк. В среднем минимальная и максималь-
ная высота букв связаны с расстоянием S от надписи до глаза следую-
щим образом:
Минимальная Максимальная
высота, мм высота, мм
Важные надписи 0,363 0.72S
Инструкции 0,183 0,723
Движущиеся надписи 0,423 0,723
3 измеряется в метрах.
К. Многооборотные шкалы. Допускается установка не более двух стре-
лок (в противном случае ошибка в снятии данных будет большой).
Л. Световые сигналы. Надписи выполняются Сверху или внутри. Для
важных или аварийных сигналов диаметр составляет 25 мм. На темном
фоне достигается больший эффект. Яркость мигающих сигналов в два раза
больше яркости стандартных сигналов диаметром 13 мм. Частота мига-
ния 3—5 раз в I с. Минимальное время включения сигнала 0,05 с. Время
включения меньше времени выключения. Зеленый сигнал обозначает бла-
гоприятную ситуацию. Красный сигнал обозначает неблагоприятную ситу-
ацию. Желтый сигнал обозначает приближение неблагоприятной ситуации.
М. Комплекс шкальных приборов. На рисунке дано 2 варианта опти-
мального положения стрелки для считывания контрольного показания
(горизонтальное и вертикальное). Зеленая полоса указывает диапазон
безопасных или оптимальных значений. Необходимо использовать шкалы
стандартного размера. Предпочтительно горизонтальное, а не вертикаль-
ное расположение шкал. Необходимо соблюдать единообразие и симмет-
рию. Относительное расположение шкал указывается в соответствующих
руководствах.
128 5- ЧЕЛОВЕЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ И ИНЖЕНЕРНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ
Фиг. 5.7. Зоны допустимых условий.
Здесь возникает типичная задача для специалистов по
инженерной психологии, поскольку при проектировании
должна учитываться вся совокупность связей человека с
машиной, которой он будет управлять. Хотя эта проблема
еще полностью не решена, в рассматриваемых ниже при-
мерах дано эффективное решение ряда вопросов, связан-
ных с учетом человеческих факторов.
5. ЧЕЛОВЕЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ И ИНЖЕНЕРНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ 129
J 1499
в 1943 !рдсг>
IB В
1763 f
1575
—-503
'4039
16,5
75
15,5
Показана
Теплая
зимняя
одежда
военных
летчиков
4бНсидя)| ,
ГА
1753
Центр тяжести
833(?)
шарнир-
ная система
]ЛЯрна9
обувь
Фиг. 5.8. Размеры тела взрослого мужчины (в миллиметрах).
а —2,5-й процентиль; вес 58 кгс; общий размах рук 166 см; размах в по-
ложении «руки на пояс» 89 см, б — 50-й процентиль; вес 75,5 кгс; общий
размах рук 180 см; размах в положении «руки на пояс» 97,5 см.
в — 97,5-й процентиль; вес 95 кгс; общий размах рук 195 см; размах в по-
ложении «руки на пояс» 108 см.
5—123
130 5. ЧЕЛОВЕЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ И ИНЖЕНЕРНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ
Фиг. 5.9. Размеры тела взрослого мужчины, сидящего за пультом
управления (в миллиметрах).
Положение стандартной линии визирования может быть выше или ни-
же на 8—67 мм, обычно отклонение более 50 мм.
Расположение органов управления:
А — установочные приспособления и аварийные приборы;
В — индикаторы и установочные приспособления;
С — индикаторы и связанные с ними устройства управления;
5. ЧЕЛОВЕЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ И ИНЖЕНЕРНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ 131
D — ручки управления и вспомогательное оборудование, буквопечатаю-
щие устройства и приспособления для письма; установочные приспособ-
ления и органы настройки, пусковые включатели и выключатели освеще-
ния (ниша).
Увеличение досягаемости (в миллиметрах):
Положение рук
0° 45° 90°
Плечи распрямлены 100 75
Плечи распрямлены, корпус повернут 150 100
Корпус наклонен и повернут 400 300
50
50
200
По высоте пружинное кресло подходит для 80% операторов, при подъ-
еме или опускании на 25 мм кресло подходит для 95% операторов.
Уменьшение досягаемости (в миллиметрах):
Кнопки 0
Тумблеры 50
Небольшие вращающиеся переключатели (</<50мм) 100
Большие вращающиеся переключатели 115
Рукоятки 127
6,6 — 9,0% — операторов левши; 3,5 — 6,0%—дальтоники; 4,5%—туго-
ухие; 29,3% операторов носят очки.
Топливный расходомер
В годы второй мировой войны летчики морской авиа-
ции США летали на самолетах разных типов, которые
сильно отличались друг от друга расходом горючего. Так,
бомбардировщик дальнего действия с запасом горючего
800 галлонов 1 мог лететь лишь на опасно низких высотах,
Фиг. 5.10. Топливный расходомер.
а одномоторный истребитель с таким же количеством го-
рючего мог вылетать на выполнение боевого задания. По-
скольку в каждом самолете топливный расходомер показы-
вал количество имеющегося горючего в галлонах
(фиг. 5.10, а), то это нередко вводило летчиков, сменивших
истребитель на бомбардировщик, в заблуждение: в сложной
ситуации им казалось, что горючего у них еще довольно
1 Один галлон равен 3,785 л. — Прим, перев.
5*
132 5, ЧЕЛОВЕЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ И ИНЖЕНЕРНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ
много. Проблема была разрешена с учетом психологических
факторов; был установлен прибор, который показывает от-
носительный уровень горючего, т. е. в долях бака
(фиг. 5.10, б). В настоящее время такие приборы являют-
ся стандартными для всех самолетов и автомобилей.
Высотомер
Высотомер — стрелочный прибор, применяемый на са-
молетах для определения высоты полета. При заходе на
посадку пилот должен постоянно следить за показаниями
высотомера. На фиг. 5.11 показана эволюция этого прибора,
приведшая к оптимальному варианту. Шкала высотомера
первого выпуска (фиг. 5.11, а) —суммирующего типа, она
Фиг. 5.11. Типы высотомеров.
а — удовлетворительное решение; б — хорошее; в — наилучшее.
аналогична циферблату часов. Эксперименты, проведенные
в ВВС США, показали, что в 11,7% всех случаев погреш-
ность достигает 300 м и более.
На фиг. 5.11, б изображен более совершенный прибор
с градуировкой в тысячах футов. Деления вынесены на
отдельную концентрическую шкалу. Эксперименты пока^
залп, что неточное считывание показаний на этом прибо-
ре, когда погрешность достигала 300 м и более, происходи-
ло в 4,8% всех случаев. На фиг. 5.11, в показан прибор,
в котором тысячи футов отсчитывает счетчик, окошко ко-
торого находится на шкале. Неточное считывание показа-
ний при этом было отмечено лишь в 0,7% случаев. Различ-
ные модификации этого прибора в настоящее время уста-
новлены на новых самолетах.
5. ЧЕЛОВЕЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ И ИНЖЕНЕРНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ 133
Фиг. 5.12. Индикатор искусственного горизонта.
а — схема по принципу «изнутри — наружу»; б — схема по принципу
«снаружи — внутрь».
Искусственный горизонт
Приборы, изображенные на фиг. 5.12, предназначены
для быстрой выдачи информации о положении самолета
относительно горизонта (положение стрелки в данном слу-
чае указывает на крен самолета влево).
Первые приборы были спроектированы по принципу
«изнутри — наружу», т. е. вы находитесь внутри самолета
и смотрите наружу (фиг. 5.12,а). Естественно, крылья са-
молета вам кажутся горизонтальными, а горизонт переме-
щается. После множества ошибок, допущенных пилотами
(летчики, пытаясь выровнять самолет, наклоняли его еще
больше, что особенно опасно при полете в строю), был
испытан прибор (фиг. 5.12,б), в котором использован
принцип «снаружи — внутрь», т. е. пилот смотрит на са-
молет как бы снаружи. Здесь учтен психологический фак-
тор, связанный с тем, что у летчика сформировались сте-
реотипы еще до начала его летной учебы, т. е. вне само-
лета.
Расположение нескольких шкал
Круглые шкалы часто применяются для указания ра-
бочих условий в удаленном устройстве; например, они мо-
гут показывать давление и температуру масла в двигателе.
134 5- ЧЕЛОВЕЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ И ИНЖЕНЕРНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ
Если используется несколько стрелочных приборов, целе-
сообразно располагать их таким образом, чтобы можно бы-
ло легко заметить выход стрелки за пределы нормальных
рабочих условий. На фиг. 5.13 изображены девять стрелоч-
ных приборов, следящих за изменениями различных пара-
метров химического процесса. Оператор должен наблюдать
Фиг. 5.13. Приборный щит.
за каждым прибором и корректировать отдельные пара-
метры, если они выходят за пределы интервала нормаль-
ных значений, помеченного на приборах черной полосой.
Стрелки приборов, изображенных на фиг. 5.13 слева,
расположены хаотически. Очевидно, что в этом случае не-
обходимо следить почти за каждым прибором в отдельнос-
ти, чтобы обнаружить параметр, значения которого вышли
за пределы интервала нормальных значений. Приборы, по-
казанные справа, расположены таким образом, что интер-
вал нормальных значений параметров находится в верхней
части шкалы и стрелка прибора должна занимать почти
вертикальное положение. В этом случае оператору, наблю-
дающему за процессом, достаточно лишь бросить взгляд на
эти девять приборов, чтобы обнаружить, что два из них
указывают на отклонение от нормального режима.
Благодаря вниманию специалистов по инженерной пси-
хологии к расположению стрелочных приборов стало воз-
можным управление реактивными пассажирскими само-
летами.
5. ЧЕЛОВЕЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ И ИНЖЕНЕРНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ 135
Наборный диск телефона
Изучая причины часто наблюдающегося неправиль-
ного набора номеров телефона, инженеры фирмы «Белл
лабораториз» показали, что конструкция наборного диска
(фиг. 5.14, а) несовершенна, так как в ней не учтен сле-
дующий психологический фактор: человек забывает циф-
ру, если он ее не видит (при наборе номера телефона на
Фиг. 5.14. Эволюция конструкции наборного диска телефона.
данном диске палец закрывает набираемую цифру). Бы-
ла разработана новая конструкция наборного диска
(фиг. 5.14,6), в которой цифры и буквы вынесены за пре-
делы диска. Цифры видны под большим углом, и при наборе
номера они не закрываются. Хотя случаи неправильно-
го набора номеров стали наблюдаться реже, процент оши-
бок был еще значительным. Оказалось, что светлые отвер-
стия трудно различать. После этого отверстия были
помечены темными кружками (фиг. 5.14,в), что значи-
тельно упростило набор номера и позволило существенно
уменьшить число ошибок.
Следующим этапом развития наборных дисков телефо-
на является отказ от букв, так как набор числа осуществ-
ляется быстрее, чем набор букв. Другим новшеством мо-
жет быть переход от диска с размещением цифр на непод-
вижном корпусе к более широкому диску с цифрами,
которые при наборе перемещаются вместе с пальцем.
136 5. ЧЕЛОВЕЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ И ИНЖЕНЕРНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ
Символический язык
Применение пиктограмм, или символов, вместо надпи-
сей получает все большую популярность в таких областях,
как управление станками и самолетами, вождение автомо-
биля, разработка дорожных знаков. Изображение в виде
символов позволяет получить необходимую информацию
за доли секунды, кроме того, оно понятно для людей, го-
ворящих на любом языке. Органы управления токарным
станком, имеющие такие символы, могут быть созданы в
Италии и эффективно нспользоваться в Японии, Бразилии
или США. Условные обозначения имеются на органах
управления импортных спортивных автомобилей.
К сожалению, используемые в настоящее время в каче-
стве пиктограмм графические изображения не отвечают в
полной мере поставленным целям и задачам. Выбор ри-
сунка, символа, размеров букв, формы, цвета, фона — все
это очень важно для правильного восприятия символиче-
ских инструкций. Рекомендуется тщательно анализировать
несколько различных символов, прежде чем выбрать один
из них, безошибочное толкование которого гаранти-
ровано.
Типичные символы, используемые при управлении ма-
шинами, показаны на фиг. 5.15. Они обычно изображаются
Двигатель
Автоматическое управление
Зажимное приспособление
Визуальное наблюдение
Фиг. 5.15. Символы, употребляемые при управлении машинами.
5. ЧЕЛОВЕЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ И ИНЖЕНЕРНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ 137
на кнопках и ручках и окрашиваются в цвет, выделяющий-
ся на общем фоне. Очевидно, что известный символ можно
опознать почти мгновенно (по крайней мере значительно
быстрее, чем буквы или слова).
Дорожные знаки, изображенные на фиг. 5.16, были при-
няты ООН в 1949 г. в качестве международного стандар-
та. Они используются в настоящее время в большинстве
стран Европы. Заметим, что запрещение какого-либо дей-
ствия передается одной косой линией, а не более тради-
ционным пересечением двух линий.
Для водителя, едущего со скоростью 80—100 км/ч, зна-
ки на фиг. 5,17, а почти бесполезны: малый размер знака
и его размещение затрудняют пользование им. Улуч-
шенный вариант знака, который встречается во всех стра-
нах Европы и уже начинает появляться в США, изобра-
жен па фиг. 5.17, б (выделен пункт назначения, а не номер
дороги).
Цветовое кодирование
Цветовое кодирование является эффективным способом
передачи информации (организации одномоментного вос-
приятия) , когда надписи слишком длинны и требуют много
времени для их чтения или когда их невозможно прочитать
на расстоянии. Всем известны некоторые цветовые коды,
рекомендуемые национальным советом по технике безопас-
ности США:
Красный: противопожарный инвентарь.
Зеленый: безопасные материалы, например вода и
рассол. (Могут применяться также серый, белый или чер-
ный цвета.)
Синий: защитные материалы, например, вещества для
защиты от ядовитых газов.
Фиолетовый: ценные материалы (предупреждение об
экономном расходовании).
Известно также значение цветовых сигналов светофора
(красный, желтый, зеленый) и цвета почтовых ящиков
(красные и синие). Когда значение цвета известно, пред-
мет, его назначение или инструкцию можно опознать, поч-
ти не задумываясь.
Выбор цвета представляет определенную проблему, так
как существует только семь однозначно определенных цве-
тов. Обычно выбирается основной цвет, а не его оттенки.
Однако цвета можно все-таки перепутать, если их выбор
не производится с исключительной тщательностью. Для
поверхностей, сигнальных огней и общего контрастирую-
щего фона выбираются следующие цвета:
138 5. ЧЕЛОВЕЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ И ИНЖЕНЕРНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ
Скользкая дорога
Школа
Дорожные работы
фиг. 5.16. Дорожные знаки.
Фиг. 5.17. Улучшение дорожных внаков.
5. ЧЕЛОВЕЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ И ИНЖЕНЕРНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ 139
красный
оранжевый
желтый
синий
Цвет поверхностей
зеленый
коричневый
пурпурный
Сигнальные огни (опознавательные)
красный желтый зеленый синий Цвет фона
черный белый рыжевато-коричневый серый.
Цветные полосы на корпусе электрического резистора
обозначают его номинал в омах (фиг. 5.18) и расположе-
ны на одном конце корпуса резистора. Желтая полоса
обозначает первую цифру номинала сопротивления, фиоле-
товая — вторую цифру, оранжевая представляет число, на
которое умножаются первые две цифры. Золотистая или
серебристая полоса обозначает допуск (±5 или ± 10%
соответственно). Отсутствие этой, четвертой, полосы озна-
чает, что допуск составляет ±20%.
Другим примером цветового кодирования является на-
несение цветных полос на зубоврачебные инструменты с
целью научить обслуживающий персонал различать инст-
румент по его назначению и правильно обращаться с ним.
На ручках инструментов (фиг. 5.19) запрессованы цвет-
ные полосы, способные выдерживать обработку в автокла-
ве, горячую и холодную стерилизацию. Две черные полосы
на зеркале (фиг. 5.19, а) означают, что постоянное место
инструмента, например в кабинете В, одна черная полоса
приписывает его к кабинету А, а три — к кабинету С. Ин-
струмент, показанный на фиг. 5.19, б, имеет оранжевую
полосу, которая означает, что это инструмент для скобле-
ния. Вторая, синяя полоса уточняет его назначение:
инструмент для кюретажа десен. Заметим, что такие же
цветные полосы имеются и на другом конце.
МОДЕЛИ ЧЕЛОВЕЧЕСКОГО ТЕЛА
В последние годы исследователи все чаще переходят от
антропометрических измерений и описания органов управ-
ления к проектированию систем в целом, где человек рас-
сматривается как элемент системы, и изучают вопросы ма-
140 5- ЧЕЛОВЕЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ И ИНЖЕНЕРНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ
----Желтая - 4
----Фиолетовая - 7
—Оранжевая -1000
47x1000 = 47ком
—Серебристая - допуск +10%
Фиг. 5.18. Цветовое кодирование резистора.
Фиг. 5.19. Зубоврачебные инструменты.
а — веркало; б — инструмент для кюретажа десен.
5. ЧЕЛОВЕЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ И ИНЖЕНЕРНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ 141
тематического и динамического моделирования человече-
ского тела.
Одни из методов аналогового моделирования основан
на следующем предположении: тело человека состоит из
Сила, действующая на человека
в положении стоя
Фиг. 5.20. Механическая аналоговая схема.
прочного скелета, кости которого соединены упругими во-
локнистыми связками, окружениями высокоорганизован-
ной массой соединительных тканей и мышц. На фиг. 5.20
приведена приемлемая механическая аналоговая схема,
которая разработана Керманном (R. R. Соеыпапп). Тело
человека рассматривается как линейная пассивная дина-
мическая система, содержащая упругие (пружины) и вяз-
кие (амортизаторы) элементы сопротивления, связанные
с выбранными массами таким образом, что они с приемле-
мой точностью описывают реакцию тела человека на низ-
кочастотные вибрации или деформации.
Модель (фиг. 5.21), в которой брюшная полость, груд-
ная клетка и дыхательные пути представляются элемента-
ми в виде электрической цепи, предложил Дэвид Голдмен
(David Е. Goldman). Тщательные исследования воздейст-
вия вибрации на брюшную полость человека в положении
сидя и стоя позволили сделать вывод, что при больших
амплитудах вибрации возможна модуляция речи на ча-
стоте вибрации.
142 5. ЧЕЛОВЕЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ И ИНЖЕНЕРНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ
Фиг. 5.21. Электрическая аналоговая схема.
— масса брюшной полости;
Сд — упругость диафрагмы и брюшной стенки;
Су . Су , Z?y — упругость, масса и сопротивление грудной клетки соот-
ветственно;
Су — упругость воздуха, содержащегося в легких;
С, R — масса и сопротивление движению потока воздуха, вхо-
дящего в легкие и выходящего из легких;
i — скорость реакции туловища;
1Т • О.» — скорость сокращения грудной клетки, скорость сжатия
легких и скорость движения потока воздуха соответст-
венно.
Математическое моделирование человеческого тела,
связанное с исследованиями утомления, выполнил Эзра
Крендел (Ezra S. Krendel). Он предложил следующее диф-
ференциальное уравнение, описывающее динамику:
м^ = /-м
dt2 a dt
где Fex — затраченные силы, a Fv\ — потери вязкого сопро-
тивления.
Это уравнение справедливо при допущении, что вязкое
сопротивление пропорционально весу тела:
Потери вязкого сопротивления = - 2
Данное дифференциальное уравнение имеет сле-
дующее решение:
у=/. g-a[/ =а{1 —е“'/0}]
5. ЧЕЛОВЕЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ И ИНЖЕНЕРНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ 143
И
v = f-g- я{1 — е~'/а],
где М — масса человека;
/ — безразмерная характеристика телосложения,
силы, выносливости (0,5sg/^l);
g — ускорение силы тяжести;
а — некоторая постоянная;
v — горизонтальная составляющая скорости;
vo = f-g-a — окончательная скорость движения перед на-
ступлением усталости;
у — пройденное расстояние;
t — время, измеряемое от момента ослабления
мышц.
Эксперименты Крендела и результаты, полученные на
низких частотах, хорошо согласуются с приведенным выше
уравнением, следовательно,
= е~'/а).
Уравнение такого вида описывает динамическую систе-
му, в которой источник энергии разряжается вследствие
омических потерь.
ПРОЕКТИРОВАНИЕ УСТРОЙСТВ,
ИМИТИРУЮЩИХ КОНЕЧНОСТИ ЧЕЛОВЕКА
Вряд ли человек сможет рукой согнуть стальной стер-
жень толщиной 8 мм так, как показано на фиг. 5.22. Мало-
вероятно также, что с помощью существующих инструмен-
тов можно согнуть стальной стрежень с такой же ловко-
стью, как это можно было бы сделать рукой. Итак, рука
относительно слабый орган, а инструмент как продолжение
руки не обладает ее ловкостью. Однако в настоящее время
разработаны методы, обеспечивающие такое сочетание
элементов системы «человек—машина», которое ранее
было невозможно. Примером является механическая рука
(см. фиг. 5.22), конструкция которой основана на допуще-
нии, что обычно при выполнении работы 45% усилий ло-
жится на большой палец, 20% —на указательный, по 10%
на средний и безымянный и 15% —на мизинец. Так как
на большой палец приходится основная часть усилий, его
работу имитирует отдельная группа звеньев, а остальные
пальцы в соответствии со степенью их участия в операции
объединяются и образуют еще две группы звеньев. В точ-
144 5. ЧЕЛОВЕЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ И ИНЖЕНЕРНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ
ках вращения установлены шарнирные соединения. Уст-
ройства управления и энергетическая система на
фиг. 5.22 не показаны (это может быть зубчатая передача,
гидравлический или пневматический привод). Идея со-
стоит в том, что любое движение руки человека будет
копироваться механической рукой с передачей к оператору
по каналу обратной связи ощущения некоторого усилия.
Такие системы имеют различные названия: копирующий
манипулятор, механическая рука, кибернетическое антро-
поморфическое устройство и т. д.
Одной из первых попыток создания систем такого рода
было создание дистанционных манипуляторов прямоли-
нейного типа, например гидромеханического манипулято-
ра фирмы «Дженерал электрик» и электромеханического
манипулятора фирмы «Аргон». Эти системы эффективно
копируют обычные движения оператора, выполняя их
одновременно с оператором или с некоторым запаздыва-
нием; при этом сохраняется шесть степеней свободы, ха-
рактеризующих движения человека. Эксперименты под-
твердили возможность создания механических устройств,
имитирующих движения конечностей и позволяющих
поднимать и переносить грузы в 10—15 раз тяжелее, чем
может поднять человек. Шагающие машины, подобные
5. ЧЕЛОВЕЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ И ИНЖЕНЕРНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ 145
Фиг. 5.23. Шагающая машина.
изображенной на фиг. 5.23, возможно, когда-либо позволят
передвигаться по бездорожью на местности, где примене-
ние существующих транспортных средств невозможно.
Поскольку системами, усиливающими возможности че-
ловека и выполняющими различные манипуляции, опера-
тор управляет с помощью движений и путем приложения
некоторых усилий, то необходимо обеспечить пространст-
венное соответствие между конечностями оператора и
элементами машины. Однако учета только антропометри-
ческих и инженерно-психологических данных, на основе
которых были приняты решения о первых конструкциях,
уже недостаточно. Кинематика, динамика и теория управ-
ления системами тесным образом связаны с биомеханикой
и характеристиками человека. Эти вопросы слабо освеще-
ны в литературе (если не считать литературы по проте-
зированию) .
Данные, полученные фирмой «Дженерал электрик» при
выполнении программы «Аполлон» с помощью фото-
146 5- ЧЕЛОВЕЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ И ИНЖЕНЕРНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ
графических методов, в ближайшем будущем могут ока-
заться исключительно полезными при конструировании
устройств, имитирующих движения конечностей человека.
На фотографиях с многократной экспозицией прослежива-
ется выполнение ряда заданных операций. Съемка произ-
водилась в плоскости, перпендикулярной плоскостп «фото-
аппарат — оператор», а регистрация движений более чем
в одной плоскости выполнялась путем установки двух фо-
тоаппаратов в перпендикулярных плоскостях. Оптическая
привязка достигается путем помещения в каждую шарнир-
ную точку (плечо, локоть, запястье, бедро, колено и ло-
дыжка) кружков из люминесцентного материала и соеди-
нения этих точек тонкой люминесцентной полоской. Затем
оператора фотографируют на черном фоне с постоянной
частотой экспозиции (например, в эксперименте, проведен-
ном фирмой «Дженерал электрик», было пять экспозиций
в секунду). Для получения из фотографии данных, кото-
рые могут быть использованы конструктором, применялся
графическим метод анализа. Графики дают представление
о количественном описании кинематики тела, что необхо-
димо для инженеров, которые разрабатывают системы,
усиливающие возможности человека. Использование по-
добных графиков свидетельствует о том, что биомеханика
начинает применяться для решения широкого круга повсе-
дневных задач.
На фиг. 5.24 приведены данные для мужчин 5-го и
95-го процентилей, поднимающих груз весом 13,6 кгс. Как
и следовало ожидать, кривые имеют одинаковый характер,
хотя конкретные значения указывают на большую силу у
более крупного человека. Оба оператора поднимают груз
весом 13,6 кгс на высоту 1,8 м за 4,5 с, однако мужчина
95-го процентиля поднимает груз более плавно, а мужчина
5-го процентиля поднимает его более резко. И хотя сум-
марная работа, выполненная каждым из них, одна и та же
(фиг. 5.24, а), вследствие большей скорости подъема груза
мужчина 5-го процентиля расходует больше энергии, что
видно из фиг. 5.24, б.
На фиг. 5.25 приведены данные для мужчин 5-го и
95-го процентилей, снимающих с платформы груз весом
13,6 кгс. Различие в форме кривой отражает различие в
росте двух мужчин. В первые 2 с расстояние до земли
сохраняется постоянным, так как человек подтягивает к
себе груз, находящийся на платформе. Однако, когда груз
оказывается на краю платформы, человек меньшего роста
удерживает его от падения, а более высокий человек сразу
же снимает груз с платформы, берется за него более удоб-
но и опускает на землю.
5. ЧЕЛОВЕЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ И ИНЖЕНЕРНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ 147
Фиг. 5.24. Данные для мужчин 5-го и 95-го процентилей, подни-
мающих груз весом 13,6 кгс.
а — данные о вертикальном перемещении груза и произведенной работе;
б — данные о скорости вертикального перемещения груза и мощности;
------95-й процентиль; ------5-й процентиль.
Фиг. 5.25. Данные для мужчин 5-го и 95-го процентилей, снимаю-
щих с платформы груз весом 13,6 кгс.
а — данные о вертикальном перемещении груза и произведенной работе;
б — данные о скорости вертикального перемещения груза и мощности;
------95-й процентиль; ------5-й процентиль.
148 5- ЧЕЛОВЕЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ И ИНЖЕНЕРНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ
Фиг. 5.26. Данные для мужчин 5-го и 95-го процентилей, поднимаю-
щихся вверх и спускающихся вниз с грузом весом
13,6 кгс.
а — данные о вертикальном перемещении груза и произведенной работе;
б — данные о скорости вертикального перемещения груза и мощности;
------95-й процентиль; ------ 5-й процентиль.
Интересно отметить совпадение данных для мужчин
5-го и 95-го процентилей, поднимающихся и спускающихся
с грузом весом 13,6 кгс (фиг. 5.26). Кривые перемещения
(фиг. 5.26, а) не совпадают вследствие различия в росте
мужчин, а кривые скорости (фиг. 5,26, б) почти не разли-
чаются.
ПРОМЫШЛЕННЫЙ РОБОТ
Слово робот впервые ввел чешский писатель Карел Ча-
пек в своей пьесе «R. U. К.» (1923 г.), в которой он пред-
сказал порабощение человечества автоматами. Подобно
Жюлю Верну, Чапек сумел довольно точно предугадать
отдельные черты будущей цивилизации, для которой ха-
рактерно доминирующее положение машин. Возможно,
что эти идеи отражают наиболее древнюю мечту человече-
ства — сбросить с плеч бремя физического труда как необ-
ходимого условия жизни.
Вряд ли кто-либо откликнется на такое объявление о
найме на работу (и если эту работу должен выполнять че-
ловек, то она никогда не будет сделана):
5, ЧЕЛОВЕЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ И ИНЖЕНЕРНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ 149
«Требуется подсобник для выполнения монотонно по-
вторяющихся операций на морозе, в сильную жару, в атмо-
сфере вредных газов и зловонных испарений. Рабочий
день 16—20 часов. Завтраки, отпуск и выходные дни пе
предоставляются. Ошибки в работе нетерпимы».
Работу такого рода в настоящее время легко выполня-
ют промышленные роботы, подобные роботам «Юнимейт»,
изготавливаемым фирмой «Юнимейшен». Робот «Юни-
мейт» — автономная движущаяся машина, оснащенная обу-
чающимся электронным устройством и автоматически
выполняющая с помощью механической руки различные
операции в условиях, опасных для жизни человека.
Робот «Юнимейт» имеет твердотельное цифровое запо-
минающее устройство. Его механическая рука, управляе-
мая гидравлической и пневматической системамп, может
протягиваться на расстояние более 2 м и свободно повора-
чиваться по трем направлениям. Она имеет вращающиеся
запястье и кисть и может поднимать как самые легкие
предметы, так и предметы весом до 45 кгс. Механическая
рука поднимает предметы, переносит их на другое место,
точно устанавливает, вырабатывает сигналы управления
другими устройствами и принимает внешние сигналы для
выполнения различных команд.
Обучение робота выполнению новой операции осуще-
ствляется путем однократного прохождения вручную всей
рабочей программы. Последовательные этапы регистри-
руются в памяти нажатиями кнопки, при этом прежние
команды стираются и робот получает новую программу,
которая может повторяться бесконечно долго.
Наличие памяти у робота представляет собой одну из
основных особенностей, отличающих робота от обычного
автоматического устройства. Другая особенность робота —
его способность управлять своими движениями и при не-
обходимости их корректировать. Так, «Юнимейт» может
быть запрограммирован для выполнения операций, кото-
рые отличаются от первоначального задания, путем внесе-
ния небольших изменений (или вообще без всяких изме-
нений), что важно для фирм, расширяющих производство
или приступающих к выпуску новой продукции.
Характеристики робота «Юнимейт» (модель 2), изго-
тавливаемого фирмой «Юнимейшен», приведены на
фиг. 5.27.
Хотя выше было сказано, что промышленный робот мо-
жет заменить человека при выполнении определенной ра-
боты, однако возможности этого устройства значительно
ниже возможностей человека: робот не может рассуждать,
не обладает ловкостью человека, его остротой зрения и
150 5- ЧЕЛОВЕЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ И ИНЖЕНЕРНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ
Фиг. 5.27. Характеристики робота «Юнимейт» (модель 2) (разме-
ры даны в сантиметрах).
Габариты 150X120X137 см. Вес 160 кгс. Максимальная нагрузка при
нормальной рабочей скорости 11,3 кгс, при меньшей скорости 34 кгс.
Точность определения местоположения 1,3 мм в любом направлении.
Рабочие характеристики (при полностью вытянутой руке):
максимальная радиальная скорость 76 см/с;
максимальное радиальное перемещение руки 100 см;
максимальная скорость вертикального перемещения 127 см/с;
размах вертикального перемещения от 7,5 до 230 см;
максимальная скорость поворота руки 110 град/с;
максимальный поворот 220°;
максимальная скорость изгиба запястья 220°;
максимальная скорость поворота запястья 110 град/с;
максимальный угол поворота запястья 180°.
Емкость запоминающего устройства 180 последовательных команд.
Сила, развиваемая при сжатии, достигает 136 кгс на конце каждого паль-
ца длиной 10 см. Источник питания — трехфазный переменный тон напря-
жением 220/440 В частотой 60 Гц, мощностью 11,5 кВА. Расчетный срок
службы 40 000 часов. Максимальная температура окружающей среды не
должна превышать 50° С. Техническое обслуживание: текущий осмотр
рекомендуется проводить через 2500 часов работы.
Внешние функции: имеются изолированные контакты на ток 5А для
внешних устройств, управляемых от запоминающего устройства.
Дополнительные элементы: руни и пальцы для выполнения определен-
ных операций; чехлы для защиты от воздействия среды; устройства для
автоматического определения местоположения руки; наружный воздуш-
ный компресор, подающий сжатый воздух при выполнении операций за-
хвата и зажима.
а — граница зоны действия пальцев при максимальном протягивании ру-
ки; б — граница зоны действия запястья при максимальном протягива-
нии руки; в — граница зоны действия пальцев при минимальном протя-
гивании руки; г — граница зоны действия запястья при минимальном про-
тягивании руки.
5. ЧЕЛОВЕЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ И ИНЖЕНЕРНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ 151
Фиг. 5.28. Использование робота на сборке автомобилей.
осязанием. Роботы, как правило, используются для выпол-
нения работы, которая для человека является утомитель-
ной, неприятной, однообразной и опасной для его здоровья.
Стоимость роботов равна 18—24 тыс. долл. В настоящее
время роботы используются для выполнения самых раз-
личных функций.
Роботы устанавливаются перед раскаленным добела
горном печи для термообработки тракторных деталей. Они
работают по программе «поднять — нагреть — охладить —
погрузить» по три смены в сутки без перерывов. Роботы
работают у многотонных прессов, штампующих крупные
детали корпусов автомобилей.
Роботы используются на сборке автомобилей для вы-
полнения операций, подобных изображенным на фиг. 5.28.
Контактной сваркой робот присоединяет боковые элементы
корпуса автомобиля к панели крыши. Самодвижущаяся
тележка перемещает робота вдоль корпуса автомобиля, а
затем его возвращает для сварки корпуса следующего авто-
мобиля.
Автомобильные фирмы изучают возможность примене-
ния роботов для окраски автомобилей. При этом возможна
152 5- ЧЕЛОВЕЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ И ИНЖЕНЕРНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ
экономия краски, поскольку каждая операция в точности
повторяется и тем самым обеспечивается высокая равно-
мерность толщины слоя краски.
Фирма «Дженерал Электрик» заказала робот с чашеч-
ными присосами для поднятия и переноски ламп дневного
света.
Фирма «Долер Джарвис» имеет шесть роботов, которые
не только разгружают машины для литья под давлением,
но и наносят слой смазки на поверхность полости матрицы
в перерыве между операциями.
Фирма «Корнинг гласе» имеет три робота на погрузке
и разгрузке продукции.
Отделение «Шевроле мотор» фирмы «Дженерал мо-
торе» имеет робот, подающий нагретые до 1200° С стальные
заготовки на огромный ковочный пресс.
В настоящее время в США проектируется новый завод
по производству шестерен, полностью оснащаемый робо-
тами.
УПРАЖНЕНИЯ
1. Составьте схему оптимального размещения на при-
борном щитке автомобиля (фиг. 5.29) (обращая особое
внимание на принципы инженерной психологии) следую-
щих устройств:
Фиг. 5.29. Предлагаемая конструкция приборного щитка (разме-
ры даны н миллиметрах).
5. ЧЕЛОВЕЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ И ИНЖЕНЕРНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ 153
Устройства управления:
регулировка освещения, стеклоочиститель, стеклообогрева-
тель, калорифер, указатели поворота, звуковой сигнал,
стартер.
Индикаторы:
спидометр, счетчик пробега, указатель уровня топлива,
указатель температуры двигателя, указатель зарядки акку-
мулятора, масляный манометр, указатели поворота, указа-
тель включения дальнего света.
Бытовые приборы:
перчаточный ящик, радиоприемник, зажигалка, вентиля-
тор, зеркало заднего вида.
Если существующие шкалы и индикаторы неудобны,
разработайте новые. Дайте ответ на следующие вопросы:
какая информация является для водителя наиболее важ-
ной (наименее важной)? Какие данные используются
наиболее часто (наиболее редко)? В какой форме индика-
торы должны выдавать информацию водителю? Выдают ли
они такую информацию? Не является ли информация
избыточной (недостаточной)? Какие средства использу-
ются? Большинство индикаторов относится к типу визуаль-
ных, поэтому при пользовании ими на зрительный аппарат
ложится большая нагрузка. Это особенно опасно при дви-
жении автомобиля с большой скоростью. Можно ли ту же
информацию отобразить с помощью других средств, напри-
мер звуковых сигналов, тактильного воздействия?
2. Предложите конструкцию одного устройства управ-
ления, индикатора или бытового прибора из числа перечи-
сленных в упражнении 1. Представьте решение в виде
чертежа в более крупном масштабе и более подробного,
чем на фиг. 5.29. Укажите основные характеристики
устройства.
3. Предположим, что вам поручили разработать рабочее
место для оператора, который должен ежедневно в течение
четырех часов сидеть за пультом управления и следить за
параметрами установки, а также за температурой и влаж-
ностью в помещении лаборатории. Какие условия можно
считать идеальными для этого оператора?
4. Пригласите товарища и с его помощью измерьте и
запишите ваши антропометрические данные, указанные
на схеме (фиг. 5.30). К какой процентильной группе вы
относитесь?
154 5- ЧЕЛОВЕЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ И ИНЖЕНЕРНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ
5. Используя условные обозначения, разработайте
один или несколько символов для обозначения мужской и
женской комнаты в международном аэропорту.
6. Приведите примеры удачного применения цветового
кодирования товаров в промтоварном магазине, аптеке и
продовольственном магазине самообслуживания.
7. Составьте эскиз механического устройства, имити-
рующего ногу человека и выполняющего ее функции
(фиг. 5.31).
8. Сравните (с помощью таблицы или графика) зону
досягаемости для мужчины 50-го процентиля в комфорт-
ных условиях и робота «Юнимейт» (модель 2).
5. ЧЕЛОВЕЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ И ИНЖЕНЕРНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ 155
9. Существуют три метода выполнения сборочных опе-
раций: вручную, автоматически с применением обычных
сборочных автоматов и с помощью роботов. Проведите
сравнение этих методов, рассматривая такие факторы, как
скорость сборки, грузоподъемность, стоимость, техническое
обслуживание, приспособляемость к новым условиям и
качество сборки. На основе такого сравнения оцените каж-
дый из этих методов.
10. Назовите три возможных применения робота типа
«Юнимейт», не рассматривавшиеся в книге. Покажите,
почему в каждом из этих случаев применение роботов бо-
лее целесообразно, чем применение существующих
устройств.
МЕТОД
КРИТИЧЕСКОГО ПУТИ.
МЕТОД ПЕРТ
МЕТОДЫ УПРАВЛЕНИЯ ПРОГРАММОЙ
Руководители фирм и инженеры должны иметь полное
представление о программе (задании или проекте) и сле-
дить за ходом и сроками ее выполнения. Для этого необхо-
димо подробно описать последовательность взаимосвязан-
ных событий, наступление которых необходимо для выпол-
нения проекта, разработать методы их анализа, а также
организовать пересмотр всей программы. При этом руково-
дитель действительно сумеет добиться успеха, если он
сможет выявить возникающие проблемы, способные задер-
жать работу над проектом, и путем выделения дополни-
тельных ресурсов, персонала или оборудования обеспечить
выполнение работ по графику.
Для правильной координации работы над сложными
современными программами (от изготовления безопасных
лезвий «Текматик» фирмы «Жилетт» до создания прото-
типа сверхзвукового пассажирского самолета фирмы
«Боинг») разработаны методы, которые описаны ниже.
Метод управления, при котором
«все держится в голове»
Многие технические достижения раннего периода
истории и сегодня восхищают нас, когда мы задумываемся
над тем, как они были созданы. История не сохранила ка-
ких-либо свидетельств о методах планирования или си-
стемном подходе при сооружении пирамид, колосса на
острове Родос1 или римских виадуков. Можпо только пред-
полагать, что вопросы календарного планирования реша-
лись волевыми методами. Сегодня лишь немногие люди с
очень хорошей памятью способны полностью держать в
уме весь ход работ при выполнении сложных программ.
1 Исполинская медная статуя древнегреческого бога Гелиоса
(«колосс») была сооружена в гавани острова Родос. В 227 г. до н. э.
разрушена землетрясением. — Прим, перев.
6. МЕТОД КРИТИЧЕСКОГО ПУТИ. МЕТОД ПЕРТ 157
Другие же записывают события и основные вехи програм-
мы на полосках бумаги и способны разложить их в опреде-
ленном порядке, напоминающем запланированный поря-
док выполнения работ. Один инженер, — рассказывают, —
аккуратно вкладывал такие полоски бумаги за ленту своей
шляпы. Когда казалось, что работа замедляется, он сни-
мал шляпу и, просматривая полоски бумаги, устанавли-
вал причины замедления. Когда же он вышел на пенсию,
то потребовалось пять человек, чтобы наладить на заводе
нормальную работу. Это указывает на один из самых
основных недостатков такого метода, когда один человек
держит все в голове. Программа не отражена в докумен-
тах и не продумана с самого начала во всех деталях, ее не
могут проанализировать другие специалисты, и, кроме
того, в случае болезни такого работника его почти невоз-
можно заменить. Не приходится говорить уже о том, на-
сколько трудно найти людей (они действительно встреча-
ются очень редко), которые были бы в состоянии охватить
современные сложные программы и следить за их выпол-
нением.
График Ганта (ленточный график)
В начале 1900-х годов Генри Гант и Фредерик Тейлор
ввели график хода работ, который помогает следить за
выполнением программы. В последние годы планирование
такого рода производится с помощью ленточных графиков.
График Ганта не имеет большой статистической ценности,
однако он используется как средство оперативного воздей-
ствия на ход работы для обеспечения своевременного ее
завершения. Пример построения такого графика при про-
ектировании нового изделия и представление его на рас-
смотрение руководству фирмы показан на фиг. 6.1. На
фиг. 6.1, а приведен перечень событий, или основных вех
программы, необходимых для выполнения работы. Он под-
готавливается на совещании инженеров, конструкторов,
технологов и специалистов по сбыту. После того как собы-
тия согласованы, они записываются в определенной после-
довательности, определяемой в данном случае графиком
Ганта (фиг. 6.1, б), где в вертикальном столбце перечисле-
ны события, а в горизонтальном — директивные сроки. Не-
обходимо принять решение о сроках наступления каждого
события, которые затем отображаются на графике. Светлые
ленты показывают директивные сроки, а заштрихован-
ные — фактическое время наступления события.
Подобный график требует определения целей проекта
и с самого начала способствует детальному планированию
158 6. МЕТОД КРИТИЧЕСКОГО ПУТИ. МЕТОД ПЕРТ
Постановка задачи
Оценка возможности выполнения проекта
Выработка концепции
Изготовление макета
Изготовление чертежей общего вида
Изготовление чертежей деталей
Изготовление прототипа
Испытания прототипа
Анализ результатов испытаний прототипа
Анализ возможностей производства
Анализ возможностей сбыта
Представление результатов руководству
3
События Директивный срок, месяц
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 II 12
Г7\——|
/Л
ГЛ—
^7 777.
<57 ГЛ—
7?. 7/.
<57 ГЛ—
<27 ГЛ—
<57 ГЛ—
ГЛ
<57 —
б
Фиг. 6.1. Методы контроля за выполнением программы.
а — события программы; б — график Ганта; в — сетевой график (метод
критического пути и метод ПЕРТ); е — сравнение сетевого графика с
графиком Ганта.
работы. Он дает готовую схему документального отраже-
ния результатов и наглядного представления всего плана
работы. Кроме планирования сроков наступления отдель-
ных событий, такой график позволяет руководителю
сравнивать то, что уже сделано, с тем, что должно быть
сделано. График наглядно показывает, какие работы не
выполнены в директивный срок и как это отразится на пре-
дельных сроках.
«. МЕТОД КРИТИЧЕСКОГО ПУТИ. МЕТОД ПЕРТ 159
Метод критического пути и метод ПЕРТ
Сетевой график по методу ПЕРТ (метод оценки и пере-
смотра планов) приведен на фиг. 6.1, в. Он содержит ту же
информацию, что и график Ганта, и, кроме того, он пока-
зывает связь между событиями и определяет, выполнение
каких операций необходимо для наступления того или
иного события. Из графика определяется также критиче-
ский путь. Операции, находящиеся на этом пути, должны
быть выполнены своевременно, чтобы обеспечить выполне-
ние задания в срок. События обозначаются цифрами в
кружках, а операции — стрелками, соединяющими собы-
тия. Событие — это окончательный результат, или веха
программы, в то время как соединяющие их стрелки пред-
ставляют операции, необходимые для наступления собы-
тия. Время, выделенное для выполнения операции, запи-
сывается над стрелками. Употребляемые здесь термины
более детально рассмотрены ниже в разделе «Словарь тер-
минов». На фиг. 6.1,г для сравнения на график Ганта на-
ложена сеть ПЕРТ. Легко видеть, что сети ПЕРТ по срав-
нению с графиком Ганта имеют преимущества при плани-
ровании работ и управлении ими. Ниже подробно рассмот-
рены преимущества сетевых методов.
ИСТОРИЧЕСКАЯ СПРАВКА
Разработка метода критического пути относится к
1956 г., когда фирма «Дюпон де Немур» организовала
исследовательскую группу для выработки рекомендаций
по эффективному управлению инженерной деятельностью
фирмы. Первое исследование касалось планирования этапов
и сроков строительных работ с использованием вычис-
лительной машины «УНИВАК-1». Математики разра-
ботали общую программу, в которой входными величина-
ми были последовательность операций и продолжитель-
ность выполнения отдельных операций, а ЭВМ вырабаты-
вала план работы. После пересмотра первоначальной кон-
цепции была разработана программа, которую приняли за
основу метода критического пути. С тех пор этот метод не
претерпел существенных изменений. Вначале метод крити-
ческого пути использовали для контроля за межремонтным
сроком службы оборудования, применяемого при изготов-
лении неопреновых прокладок. Это оборудование нельзя
ремонтировать в процессе выпуска продукции. Оно ремон-
тируется в промежутке времени, предоставляемом условия-
ми производственного процесса. Опыт показал, что средняя
продолжительность остановки оборудования для профилак-
160 4- МЕТОД КРИТИЧЕСКОГО ПУТИ. МЕТОД ПЕРТ
тических работ составляет 125 ч. При планировании по
методу критического пути полный профилактический ре-
монт проводился за 93 ч. В дальнейшем применение мето-
да критического пути позволило сократить продолжитель-
ность ремонта до 74 ч.
Используя преимущества метода критического пути,
отдел специальных проектов управления вооружением
ВМС США в январе 1958 г. разработал метод ПЕРТ для
руководства и контроля за ходом создания ракеты «Пола-
рис». Отдел специальных проектов столкнулся с пробле-
мой управления и контроля за деятельностью более 3000
подрядчиков и организаций, работавших над этой програм-
мой. Анализ графиков Ганта показал, что, если все подряд-
чики своевременно выполнят план поставок, то программа
будет завершена в срок. Для слежения за работой подряд-
чиков и ее координации отдел специальных проектов ввел
в практику еженедельные совещания наиболее ответствен-
ных работников. Однако были опасения, что небольшие
фирмы могут задержать поставку мелких, но важных
комплектующих деталей, а это затормозит работу основно-
го подрядчика и, таким образом, повлияет на выполнение
программы в целом. Эти опасения вынудили отдел специ-
альных проектов разработать более детальный метод, обес-
печивающий контроль за работой всех подразделений.
Поскольку программа оказалась сложной, был разработан
метод, рассчитанный на применение вычислительной тех-
ники.
В июле 1958 г. рабочая группа, состоящая из предста-
вителей отдела специальных проектов ВМС, фирмы «Лок-
хид эйркрафт» и фирмы «Вуз Аллен энд Гамильтон», под-
готовила отчет по первому этапу работы над системой
ПЕРТ. В нем изложены теоретические основы этого мето-
да и предложен порядок его внедрения.
В сентябре 1958 г. после выпуска исправленного отчета
(этап 2) метод ПЕРТ был применен для контроля за рабо-
той подрядчиков, участвующих в создании ракеты «Пола-
рис».
На первом этапе были определены основные события
и операции, необходимые для своевременного выполнения
программы. С помощью сети ПЕРТ каждые две недели
оценивалось состояние программы.
В настоящее время ВМС США считают, что единствен-
ной, наиболее важной причиной, обусловившей досрочное
завершение работ над ракетой «Поларис», было примене-
ние метода ПЕРТ. Обычно программы разработки оружия
запаздывают относительно директивных сроков в среднем
на 36% .
6. МЕТОД КРИТИЧЕСКОГО ПУТИ. МЕТОД ПЕРТ 161
СЛОВАРЬ ТЕРМИНОВ
Сеть П]ЕРТ показана на фиг. 6.2. Она знакомит читате-
ля с методом ПЕРТ и терминами, употребляемыми при
построении сетевого графика. Ниже приведены определе-
ния наиболее употребительных терминов.
/ -^Операция
Начальное событие
Фиктивная
Критический путь
операция
3-5-7
Оптимистическая оценка
Наиболее вероятная оценка
^-Пессимистическая оценка
Последующее событие
Предшествующее событие
Конечное
событие
Последующий узел
узел 2-4-к
Параллельные
в.
Предшествующий
операции
Последовательные операции
Фиг. 6.2. Пример сети ПЕРТ.
Веха
На графике Ганта веха представляет момент заверше-
ния операции (контрольную точку). В сети ПЕРТ веха
означает событие (вехой может быть названо важное со-
бытие программы).
Время (см. Продолжительность)
Завершение
Успешное выполнение операции илп наступление со-
бытия.
Зависимость
Ограничение на каждое отдельное событие и операцию
сети ПЕРТ, налагаемое следующим требованием: все
предшествующие события и операции должны быть вы-
6-123
162 МЕТОД КРИТИЧЕСКОГО ПУТИ. МЕТОД ПЕРТ
полнены, прежде чем начнется выполнение последующей
операции или наступит последующее событие. Наступле-
ние последующих событий зависит от выполнения предше-
ствующих им операций; каждая операция зависит от пред-
шествующего ей события.
Локализация оценки
Принцип, по которому при оценке продолжительности
выполнения определенной операции ограничиваются рас-
смотрением лишь данной операции (все остальные опера-
ции, особенно выполняемые одновременно с рассматри-
ваемой, не принимаются во внимание).
Операция
Операция изображается в виде стрелки, показывающей
связь между двумя событиями, и представляет собой ра-
боту, которую необходимо выполнить, чтобы перейти (как
указывает стрелка) от предшествующего события к после-
дующему. Для выполнения операции необходимы опреде-
ленное время и ресурсы. Существуют операции двух ви-
дов: реальные и фиктивные.
Реальная операция
Операция, которая требует затрат времени и ресурсов
и показывает зависимость между двумя событиями.
Реальная операция изображается сплошной стрелкой.
Фиктивная операция
Операция, которая не требует затрат времени или ре-
сурсов; она лишь показывает зависимость между событи-
ями. Фиктивная операция изображается пунктирной
стрелкой.
6. МЕТОД КРИТИЧЕСКОГО ПУТИ. МЕТОД ПЕРТ 163
Операция ожидания
Операция, представляющая собой задержку или пере-
рыв в работе.
Параллельные операции
Две или большее число операций, выполняемых одно-
временно.
Описание операции
В описании операции указываются конкретная работа,
которая должна быть выполнена, три оценки продолжи-
тельности выполнения операции, используемые ресурсы и
ответственный исполнитель.
Ответственный исполнитель
Лицо, группа, подразделение или организация, кото-
рые либо несут ответственность за операцию, либо инфор-
мируют о ходе ее выполнения.
ПЕРТ
Метод оценки и пересмотра планов.
Продолжительность операции
Время (минуты, часы, дни, месяцы или годы), необхо-
димое для выполнения операции, завершение которой при-
водит к наступлению определенного события.
Средняя продолжительность операции te
Определяется по формуле
to Т
1е = 6 ’
где t0 — оптимистическая, — наиболее вероятная, a tv —
пессимистическая оценка ожидаемой продолжительности
операции.
6*
164 «. МЕТОД КРИТИЧЕСКОГО ПУТИ. МЕТОД ПЕРТ
Оптимистическая оценка ta
Оценка наименьшей возможной продолжительности
выполнения операции; вероятность выполнения операции
за такое время составляет 0,01 (один шанс из 100).
Наиболее вероятная оценка tm
Наилучшая оценка продолжительности выполнения
операции, характеризующая наиболее вероятное время,
необходимое для успешного выполнения операции. Эта
оценка является модальной.
Пессимистическая оценка ip
Оценка максимальной продолжительности выполнения
операции, связанной с возникновением особо неблагопри-
ятных условий и имеющей лишь незначительную вероят-
ность появления. Эта оценка учитывает возможность не-
удачи в начальный период, когда необходимо начинать ра-
боту заново.
Путь
Последовательность операций между узловыми собы-
тиями или от начального события до конечного события.
Критический путь
Путь от начального события к конечному, на котором
выполнение операций возможно лишь в наиболее поздний
допустимый срок; последовательность операций, имеющая
наименьший положительный резерв либо наибольший
отрицательный резерв времени.
Полукритический путь
Путь, настолько близкий к критическому, что с точки
зрения составителя программы он по существу является
критическим. Некритический путь, который может легко
стать критическим.
6. МЕТОД КРИТИЧЕСКОГО ПУТИ. МЕТОД ПЕРТ 165
Путь с избыточным резервом
Путь, который содержит операции со значительным
резервом времени и вряд ли когда-либо станет критиче-
ским или даже полукритическим.
Путь, упорядоченный по резерву
Путь, соединяющий два узловых события с одинаковым
резервом времени.
Резерв времени
Разность между наиболее поздним допустимым сроком
и наиболее ранним возможным сроком, S = Тр — Т р. Ре-
зерв может быть положительным (опережение графика)
или отрицательным (отставание).
Положительный резерв
Если наиболее поздний допустимый срок больше наи-
более раннего возможного срока, получаем положительный
резерв времени, который указывает на опережение гра-
фика.
Отрицательный резерв
Если наиболее поздний допустимый срок наступает
раньше наиболее раннего возможного срока, имеем отри-
цательный резерв, который указывает па запаздывание
относительно графика.
Вторичный резерв
Резерв, вычисленный с помощью календарного плана
или по наиболее раннему возможному сроку наступления
некоторого заданного, а не конечного события.
Сеть
Схематическое изображение сложного плана, состояще-
го из событий и операций.
Полная сеть
Сеть, на которой указана продолжительность операций,
пли сеть с максимальной степенью детализации.
Общая сеть
Сеть, построенная на основе событий и операций под-
сетей. События или операции общей сети могут совпадать
166 «. МЕТОД КРИТИЧЕСКОГО ПУТИ. МЕТОД ПЕРТ
с событиями и операциями подсетей различного уровня
либо могут быть получены путем объединения операций
и охватывать целые пути и даже участки подсети.
Схематическая сеть
Предварительно построенная сеть или сеть, получен-
ная на начальных этапах построения. Часто этим терми-
ном обозначают общую сеть.
Подсеть
Сеть, построенная на основе менее детальной сети. Не-
сколько подсетей дают элементы для общей сети.
Событие
Момент времени, когда можно сравнить фактическое
состояние работы с планом (обычно это момент начала или
окончания определенной работы, важной с точки зрения
выполнения плана). Событие не требует времени или ре-
сурсов и изображается прямоугольником, квадратом,
кружком или какой-либо другой геометрической фигурой.
Начальное событие
Исходный момент плана. Обычно имеется одно началь-
ное событие, но их может быть и несколько.
Конечное событие
Последнее событие сети, целевое событие (обычно это
цель проекта). Хотя этим термином обычно определяют
единственную цель проекта, но возможно несколько ко-
нечных событий. Конечные события необходимо четко
определять, чтобы исключить появление в сети висячих
событий.
14
6. МЕТОД КРИТИЧЕСКОГО ПУТИ. МЕТОД ПЕРТ 167
Висячее событие (операция)
Событие (или операция), ие присоединенное в резуль-
тате ошибки к сети со стороны предшествующего или по-
следующего события (операции). Начальное и конечное
события являются висячими, но по определению такое их
соединение не является ошибочным.
Соединительное событие (interface)
Событие одной сети, соединенное непосредственно с
событием другой сети (точка соединения двух сетей).
Соединительное событие может находиться между сетями
или подсетями любого уровня детализации.
Предшествующее событие
Любое событие, являющееся начальной точкой данной
операции. Предшествующее событие для одной операции
является последующим для другой операции.
Последующее событие
Любое событие, которое является конечной точкой дан-
ной операции. Последующее событие для одной операции
является предшествующим событием для другой операции.
Событие, которому предшествует или после которого
выполняется несколько операций (либо наблюдается и то,
и другое) (см. последующий и предшествующий узлы).
168 « МЕТОД КРИТИЧЕСКОГО ПУТИ. МЕТОД ПЕРТ
Срок (см. также Продолжительность)
Директивный срок Tg
Запланированный срок наступления события.
Наиболее ранний срок завершения операции Т&
Наиболее ранний возможный срок завершения опера-
ции находится путем сложения продолжительностей опе-
раций вдоль самого длинного пути, ведущего к данной опе-
рации; если операция закапчивается неузловым событием,
то Та = Те, если же непосредственно следующее событие
является узловым, то Т А может быть не равно Те-
Наиболее ранний возможный срок Те
Наиболее раннее время наступления данного события
находится путем сложения продолжительностей операций
вдоль самого длинного пути, приводящих к рассматривае-
мому событию.
Наиболее поздний допустимый срок Те
Наиболее позднее время появления некоторого события,
не вызывающее задержки срока выполнения всего про-
екта.
Наиболее ранний возможный срок начала Sb
Наиболее раннее время начала некоторой операции
равно ТЕ для события, непосредственно предшествующего
данной операции.
Наиболее поздний допустимый срок начала
Момент, когда должно начинаться выполнение опера-
ции, чтобы оно завершилось до момента наибольшего до-
пустимого срока наступления последующих событий.
Степень детализации
Этот термин определяет уровень детализации сети.
Уровень детализации подсети выше уровня детализации
общей сети.
1-й уровень
2-й уровень
6. МЕТОД КРИТИЧЕСКОГО ПУТИ. МЕТОД ПЕРТ 169
Узел (см. Узловое событие)
Предшествующий узел
Событие с несколькими последующими событиями.
Последующий узел
Событие с несколькими предшествующими событиями.
РАСЧЕТ КРИТИЧЕСКОГО ПУТИ
В табл. 6.1 приведены данные, необходимые для вычис-
ления критического пути (последовательности операций с
минимальным резервом времени) для сети ПЕРТ, изобра-
женной на фиг. 6.2. В первых двух столбцах таблицы ука-
заны последующие события и непосредственно предшест-
вующие им события. События записаны по вертикали, а
операции — по горизонтали. Продолжительность операции
te вычисляется по формуле
to + 4lm + tp
le — 6 •
Например, для операции 14—13
4 + 4-7 + 10 ,
te = '---= Дия.
е 6
Наиболее ранний возможный срок Те наступления со-
бытия вычисляется путем сложения продолжительностей
выполнения операций наиболее длинного пути, приводя-
щих к наступлению данного события. Начиная отсчет вре-
мени с начального события 1, находим, что наиболее ран-
ний срок наступления события 2 равен 5 дням.
170 « МЕТОД КРИТИЧЕСКОГО ПУТИ. МЕТОД ПЕРТ
Дальнейшие вычисления представим в виде следующей
таблицы:
Последующее с сбыт । е Предшествующее событие Наиболее ранний срок, дни
3 2 3
2 1 (начало работы) 5
3 1 3-р5 = 8
8 6 2
6 1 11
8 1 2 + И = 13
10 3 8
3 1 8
10 1 8 + 8 = 16
12 8 5
8 1 13 (самый длинный путь)
12 1 5 + 13 = 18
14 18 7
13 1 24 (самый длинный путь)
14 1 7 + 24=31
Если директивный срок Т$ выполнения проекта равен
31 дню, то можно сказать, что наиболее поздний допусти-
мый срок TL для события 14 составляет 31 день (см.
табл. 6.1). Поскольку событие 13 наступает на 7 дней рань-
ше (+=7 дней), то это событие должно наступить не позд-
нее, чем через Т’Е=31—7=24 дня.
Двигаясь по сети в обратном направлении и беря дан-
ные из табл. 6.1, можно вычислить наиболее поздний допу-
стимый срок наступления события 12. Поскольку для на-
ступления события 13 требуется 24 дня, а продолжитель-
ность операции 12—13 te=2> дня, то для события 12 Ть —
= 24—3 = 21 день. Для наступления события 11 требуется
24 дня, а продолжительность операции 9—11 составляет
te=10 дней, следовательно, для события 9 7’Е = 24—10=
= 14 дней. Переходим к событию 7. Поскольку для наступ-
ления события 12 требуется 21 день, а продолжительность
операции 7—12 составляет ie=2 дня, то для события 7
TL=21—2=19 дней. Событие 6 может быть достигнуто
двумя путями: 7—6 и 8—6; для наступления события 7
требуется 19 дней, а продолжительность операции 6—7
составляет ie=4 дня, тогда для события 6 7\ = 19—4=15
дней; для наступления события 8 требуется 16 дней; а про-
6. МЕТОД КРИТИЧЕСКОГО ПУТИ. МЕТОД ПЕРТ 171
ТАБЛИЦА 6.1
АНАЛИЗ КРИТИЧЕСКОГО ПУТИ
Последующее событие Предшествую- щее событие t , 1 е дни те ДНИ TL' ДНИ Резерв времени
(Конечное 14 событие) 13 7 24+7 31 31 (директивный срок) 24 0
13 11 0 24 0
13 12 3 18+3 21 24 3
12 7 2 15+2 17 21 4
12 8 5 13+5 18 21 3
11 .9 10 24 24 0
11 10 4 20 24 4
10 3 8 16 20 4
9 3 6 14 14 0
8 2 4 9 16 7
8 6 2 13 16 3
7 5 3 13 19 6
7 6 4 15 19 4
6 2 6 И 14 3
5 4 4 10 16 6
4 2 1 6 12 6
3 2 3 8 8 0
2 1 (начальное со- бытие) 5 5 5 0
Пути, упорядоченные по резерву
О
1
2
3
9
И
13
14
3 4 4 6
2 6 3 2
6 7 10 4
8 12 И 5
12 7
13
1_
2
8
Критический путь
П олукритпческий
путь
112 6. МЕТОД КРИТИЧЕСКОГО ПУТИ. МЕТОД ПЕРГ
должительность операции 6—8 te—2 дня, тогда 7’ь=16—
—2 = 14 дней. Выбирая меньшее время, находим, что со-
бытие 6 наступит через 14 дней, и получаем наиболее
короткий путь для завершения работ в наиболее поздний
допустимый срок (наиболее критический случай). Нако-
нец, остается событие 3. Для наступления события 9 тре-
буется 14 дней, а продолжительность операции 3—9 со-
ставляет ie=6 дней, следовательно, для события 3
7’ь = 14—6=8 дней.
Разность между наиболее поздним допустимым сроком
TL и наиболее ранним возможным сроком ТЕ составляет
резерв времени S(S=Tl— Те), который позволяет судить,
насколько строго по графику должна выполняться опера-
ция, чтобы событие могло наступить в срок или раньше
срока. Отрицательный резерв свидетельствует о наруше-
нии сроков. Для своевременного завершения работ необхо-
димо сократить продолжительность операций. При поло-
жительном резерве времени потеря одного-двух дней
(в данном примере) не приведет к нарушению директив-
ных сроков. Если составить последовательности событий с
одинаковым резервом времени, как в табл. 6.1, то можно
легко видеть, что путь 1—2—3—9—11—13—14 имеет пу-
левой резерв. За этой последовательностью операций ру-
ководители должны пристально следить и при малейшем
указании на то, что выполнение какой-либо операции про-
исходит с отклонением от графика, необходимо ввести в
действие дополнительные ресурсы, чтобы обеспечить вы-
полнение этой операции в срок. Этот путь является кри-
тическим. Допустим теперь, что для этого пути резерв
составляет четыре дня. Тогда другой путь (с резервом три
дня) становится критическим и необходимо обратить вни-
мание на последовательность операций 2—6—8—12—13.
КОНТРОЛЬ ЗА ОПЕРАЦИЯМИ КРИТИЧЕСКОГО ПУТИ
Важность контроля за операциями критического пути
более чем очевидна. Выделение ресурсов должно произво-
диться главным образом для операций критического пути,
так как задержка в выполнении какой-либо операции вы-
зовет такую же задержку всего проекта. Более того, если
проект должен быть завершен досрочно, пересмотр графи-
ка должен коснуться в первую очередь критического пути.
Для контроля за операциями критического пути реко-
мендуется использовать приведенные ниже карточки с
описанием событий и операций (пример касается установ-
ки вычислительной машины).
6. МЕТОД КРИТИЧЕСКОГО ПУТИ, МЕТОД ПЕРТ 173
Дата 1.03.70 2
Номер события
Название события ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТРЕБОВАНИЙ К СИСТЕМЕ
6.03.70
Директивный срок
ДЖ. ГАМИЛЬТОН
Ответственный исполнитель
Критерии завершения операции
1. ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОТРЕБНОСТИ СОСТАВЛЕН ПЕ.
РЕЧЕНЬ ПОЛЬЗОВАТЕЛЕЙ ЭВМ.
2. СОСТАВЛЕНА ПРОГРАММА РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ВРЕ-
МЕНИ.
3. ОПРЕДЕЛЕНЫ КОМПОНЕНТЫ ЭВМ.
4. ВЫДЕЛЕНО МЕСТО ДЛЯ УСТАНОВКИ ЭВМ.
Дата 1,03.70 3 Номер события
Название события ДОСТАВКА ЭВМ 9.03.70 Директивный срок X. ДЖОНС Ответственный исполнитель
Критерии завершения операции
1. УСТАНОВЛЕН СРОК ВЫПОЛНЕНИЯ ЗАКАЗА.
2. ЗАКАЗАН TPAHCnQPT ДЛЯ ДОСТАВКИ ЭВМ.
3. НАЗНАЧЕНО ВРЕМЯ ДОСТАВКИ.
4. ВЫДЕЛЕН РАБОТНИК ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЭВМ.
174 6. МЕТОД КРИТИЧЕСКОГО ПУТИ. МЕТОД ПЕРТ
Дата 1.03.70 1—*2
Номер операции
________ДЖ. ГАМИЛЬТОН
Ответственный исполнитель
Название операции ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТРЕБОВАНИЙ К СИСТЕМЕ
Го= 3 ДНЯ tm= 5 ДНЕЙ tp = 7 ДНЕЙ 6,03.70 Директивный срок наступле- ния последующего события
Описание работ ЛИЧНЫЙ АВТОМОБИЛЬ Используемые средст а
1. ОПРОС ПОЛЬЗОВАТЕЛЕЙ ЭВМ С ПОМОЩЬЮ ВОПРОСНИКА
С ЦЕЛЬЮ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОТРЕБНОСТИ.
2. ПРОВЕРКА ИСПРАВНОСТИ АППАРАТУРЫ ЭВМ.
3. СОГЛАСОВАНИЕ С АДМИНИСТРАЦИЕЙ МЕСТА ДЛЯ ЭВМ.
Дата 1.03.70 2—3
Номер операции
X. ДЖОНС
Ответственный исполнитель
Название операции ОРГАНИЗАЦИЯ ДОС1АВКИ ЭВМ
to - 1 ДЕНЬ 9.03.70
tm=3 ДНЯ tp = 5 ДНЕЙ Директивный срок для непосредст- венно следующего события
Описание работ ТЕЛЕФОН
Используемые средства
1 СОГЛАСОВАТЬ МОЙ. CI ОК ВЫПОЛНЕНИЯ ЗАКАЗА С ФИР-
2. ЗАКАЗАТЬ ТРАНСПОРТ ДЛЯ ДОСТАВКИ КОМПО-
НЕНТОВ ЭВМ.
3. УСТАНОВИТЬ И УТОЧНИТЬ ВРЕМЯ ДОСТАВКИ.
4 НАЗНАЧИТЬ РАБОТНИКА. ОТВЕТСТВЕННОГО ЗА ПО-
ЛУЧЕНИЕ ЭВМ.
6. МЕТОД КРИТИЧЕСКОГО ПУТИ. МЕТОД ПЕРТ 175
ПОДГОТОВКА СЕТЕВОГО ГРАФИКА ПЕРТ
Задание
Допустим, что вы руководитель проекта в небольшой
консультирующей фирме, занимающейся поиском творче-
ских решений технических проблем. Решения проблем,
над которыми работает ваш инженерный персонал, обыч-
но представляются в виде технического отчета и прото-
типа, подтверждающего осуществимость идеи. Недавно
ваша фирма получила от крупной пассажирской авиаком-
пании задание разработать методы быстрой обработки
багажа в аэропорту. Система должна обеспечить доставку
багажа пассажиров от места регистрации к самолету и от
самолета к пассажирам, прибывшим в аэропорт назначе-
ния. Система должна быть по возможности автоматиче-
ской, не наносить повреждений багажу и требовать ми-
нимального переоборудования аэропортов. Руководители
фирмы согласились принять это задание и заявили, что
работа начнется 10 марта. Представление результатов ру-
ководителям авиакомпании назначено на 16 июля. Для
работы над проектом выделено шесть инженеров-конструк-
торов, и вы, как руководитель проекта, должны подгото-
вить сетевой график ПЕРТ так, чтобы каждый член груп-
пы имел полное представление о программе. Кроме того,
вам придется контролировать выполнение программы для
обеспечения завершения работы в срок.
Составление перечня событий
Первым этапом при подготовке сетевого графика ПЕРТ
является составление перечня событий и расположение их
в определенной последовательности. Лучше всего этот не-
Предварительный перечень событий
Составлено техническое
задание
-Запроданы необходимые аооиги&вания
Выделены необходимые ассигнования
Закончено формирование идей
(в индивидуальном порядке,
методом мозговой атаки,
методом синектики)
Сформулирована задача
Изучена работа аэропорта
Изучены процессы обработки
багаха
„Одобрена сеть ПЕРТ
Рассмотрена концепция А
Рассмотрена концепция В
Рассмотрена концепция Q
Рассмотрена концепция *D
Рассмотрена концепция Е
Выбрана наилучшая концепция
Закончен анализ концепции
С Закончен, анализ стоимости
Закончен анализ состояния рынке
сбыта
Создан прототип
Закончены испытания прототипа
Подготовлен итоговый отчет
Результаты работы представлена
заказчику
«Лроведен-пере-омотр проекта-
176 6- МЕТОД КРИТИЧЕСКОГО ПУТИ. МЕТОД ПЕРГ
Фиг. 6.3. Схематическая сеть.
Уточненный перечень событий
1 — сформулирована задача
2 — изучена работа аэропорта
3—изучены процессы обработки
багажа
4 — одобрена сеть ПЕРТ
5 — составлено техническое задание
6 — выделены необходимые ассиг-
нования
7 — закончено формирование идей
8 — рассмотрена концепция А
9 — рассмотрена концепция В
IP — рассмотрена концепция С
11 — рассмотрена концепция D
12 — рассмотрена концепция Е
13 — выбрана наилучшая концепция
14 — закончен анализ концепции
15 — закопчен анализ состояния рынка
сбыта
16 — закончен анализ стоимости
17 — создан прототип
18 — закончены испытания прототипа
19 — подготовлен итоговый отчет
20 — разработана форма представления
результатов
Фиг. 6.4. Окончательная сеть (время дано в днях).
6. МЕТОД КРИТИЧЕСКОГО ПУТИ. МЕТОД ПЕРТ 177
речень можно подготовить путем неофициальных бесед с
инженерами и руководителями, которым поручена работа
над проектом. Список событий корректируется и составля-
ется окончательный перечень.
РАСЧЕТ КРИТИЧЕСКОГО ПУТИ
И СЕТИ ПЕРТ НА ЭВМ «1ВМ-1130»
Чтобы лучше разобраться в построении сети ПЕРТ
для предложенной выше задачи (фиг. 6.3, 6.4 и
табл. 6.2), рассмотрим расчет критического пути и сети
ПЕРТ на IBM-ИЗО с помощью программы, которую соста-
вил старший программист фирмы «Пнтернэшеил бизнес
мэшинз» Джон Бергесон1. (Программа на языке Фортран
для определения критического пути сети ПЕРТ с анализом
вероятностей.) Программа записана на диске 8К IBM-1130
с устройствами для считывания и печатания с перфокарт.
Имеются инструкции по внесению изменений в программу
при использовании другой ЭВМ.
Особенности программы: случайная нумерация узлов
(событий); выдача информации как с ориентацией на опе-
рации, так и с ориентацией на события; упрощенное ко-
дирование для облегчения применения других ЭВМ; мак-
симальное число событий 999, число операций 1400; допус-
кается наличие нескольких начальных и нескольких
конечных событий; выдача информации в виде ленточных
диаграмм; может быть задан произвольный срок работы
над проектом; имеется стандартная подпрограмма обнару-
жения ошибок в контуре сети.
Подготовка входных данных и команд для вычисли-
тельной машины несложна и состоит в нанесении на спе-
циальную карту данных с рассмотренного ранее сетевого
графика. При использовании этой программы ЭВМ выдает
на печать пять документов. Далее приводится краткое опи-
сание каждого из них.
1 Burgeson J. W., CPM/PERT for the IBM-1130, IBM Corp.
178 « МЕТОД КРИТИЧЕСКОГО ПУТИ. МЕТОД ПЕРТ
IBM Ц90/1800 СРМ Г PERT ANALYSIS PROGRAM
TRCJECrriTLl -----------------LWW H'ANBL 1Н5“РТГ?53^СТ -J&6 no ^эаТ' мАЙ Ifl’
1 J А М В COST TS DESCRIPTION
• 1 3 9 e 0.00 0.00 0 AIRLINE RESEARCH 0 LUGGAGE RESEARCH
—ОГЛГ” 0 TA1K SPECIFfCATiOHS
• z 5 2 3 4 0.00 o task specifications A
5 3 A 9 0.00 0 IDEATION COMPLETE 4
4 и 11 ' TX i.CT 0 PERT NETWORK ACCEPT 12
• s 14 IB 41 0.00 0 BUDGET ACCEPTED 18
IT 5 10 14 0.00 25 CONCEPT E COMPLETE --IP
10 ” (T.UB ' ' 5? CONCEPT 0 COMPLETE 16
10 10 14 0.00 25 CONCEPT C COMPLETE 10
7 9 9 10 14 0.00 25 CONCEPT в COMPLETE 10
3 1U ' 11 " ’0.00 25 Concept A compleYE 10
12 1 1 6 10 0.00 0 BEST CONCEPT SELECT 6
11 4 6 10 O.DO C BEST CONCEPT SJLJCT A
... —1ц.. A 10 0.00 0 BEST CONCEPT sEl^CT A
• 11 4 A 10 0.00 0 BEST CONCEPT SELECT 6
IS * 6 10 0.00 0 BEST CONCEPT SELECT 6
' и w — "TO— u.uo” 'fl'CCHCEPT XWalVS’J ’
• 6 14 lb 18 24 o.oo 0 CONCEPT ANALYSIS 19
15 T 10 I 4 ".GO 0 MARKET ANALYSIS 10
14 IT 10 J4 22 С1.00 0 PROTOTYPE CONSTRUCT ‘ 15
fl. 1 1 1 В 5 9 J.OC 60 PROYOTYPE TESTED 8
18 И 4 t 8 и 9*?0 . Q COST ANAIYSI& COMP
U 15 D i "11 " 8; SB 8 FINAL REPORT PREPARE 8
• is 19 4 8 12 O.DO 0 FINAL REPORT PREPARE в
19 20 3 4 9 0.00 90 PRESENTATION FORMAT 4
• JOBS in This PROJECT . TOTAL ET . 329.
Ф THE FOLLOWING ARE - FIRST NODES - LAST NODES
• IBM 1110/1800 CPM I PERT OUTPUT REPORT •
LUGGAGc HANDLING PROJECT JOB NO 2386 NAR 0 I»
START ENO OPT NED PES5 EXP EXP TIME SCHED JO0 EARLY LATE EARLY LATE TOTAL FREE
• NODE 1 NODE TIME I ME 5 . TIME TIME VARIANCE JOB n.« « COST 5.ПЛ TIME DESCRIPTION START START FINSH finsh FLOAT FLOAT •
в 1 3 9 3 6 4 * 4 0.69 s o.ii a A-11 A 0.00 0.00 LUGGAGE RESEARCH TASK SPECIFICATIONS 0 6 12 10 il 6 0 0 •
О 1 7 8 12 IB 5 21 12 0.11 * i.oo s 1.36 » . . 0.00 O.DO 0.00 IDEATION COMPLETE PERT NETWORK ACCEPT BUDGET ACCEPTED 10 0 12 16 12 30 20 6 Q c₽ •
• 7 12 10 5 Ю 10 >0 14 10 10 10 2.25 * 2.25 « 2.25 * 0.00 0.00 0.00 25 CONCEPT £ COMPLETE 25 CONCEPT D COMPLETE 25 CONCEPT C rnMPlFTF 20 20 74 30 30 30 6 0 0 •
• 12 13 5 la 10 6 14 10 10 10 ”2Ul » 1 2.25 S 1.00 « 0.00 0.0D 0.00 25 CONCEPT В COMPLETE 25 CONCEPT A COMPLETE BEST CONCEPT SELECT io 29 10 24 24 .. 30 30 30 36 6 0 0 £ FLOKT» •
• 11 10 11 4 6 6 10 10 . 10 6 1.00 1 1.00 s 1.00 1 o.oo 0.00 0.00 BEST CONCEPT SELECT BEST CONCEPT SELECT BEST CONCEPT SKI ret- 24 30 30 30 30 . за Зб 36 ЗА 6 D 0 □ •
• 6 14 10 16 12 10 18 24 13 19 1.00 s o.oo 0.00 BEST CONCEPT SELECT CONCEPT ANALYSIS CONCEPT ANALYSIS 30 30 30 36 30 49 36 49 6 0 CP . . . •
• 17 IS 18 10 ~10 22 "" 10 15 8 4.00 « 0.44 * D.00 o.oo C.00 MARKEY ANALYSIS PROTOTYPE CONSTRUCT 60 PROTOTYPE TESTED 49 49 68 59 64 72 7B 19 0 c₽ CP •
• 16 15 ЛЬ 19 19 3 8 12 1.2 В 17.44 J “ i.oo's 2.25 » o.co 0.00 0.00 COST ANALYSIS COMP FINAL REPORT PREPARE FINAL REPORT PREPARE 72 ?e 59 78 70 86 67 86 19 19 CP CP •
III 20 л 4 Э 4 1 0.11 S 0.43 90 PAf-SENYAt/ON Е’оЙМАГ «6 90 CP
— TOTAL-PROJECT GQST • ,C.SQ OURI iTinti ffii C?,U AIF-Д-А-.. -TO—
PEAT REPORT МЭ. 1. SIMPLE JOB PROBABILITIES.
“ PROJECT I TITLE - LUGGAGE HANDLING project JOB NO 2386 MAR 14 . ' -
joS ' I 12 (CONCEPT E COMPLETE 1 hA5 an EF DATE OF in, JTS PROBABILITY OF COMPLETION BY OAY 23 IS 28.6 PCT.
BY DAY 24 IS 50.0 PCT.
BY DAY . 25 IS 71.3 PCT.
DY DAY 26 IS 06.9 PCT.
1 BY DAV 2T IS 95.3 PCT.
• jflB 11 ICONCEPT o Complete J RAS an ef date of 24. ITS PROBABILITY OF COMPLETION BY OAY BY DAY 23 IS 28.6 PCT. 50.0 PCT. _ l e
24 23 IS
BY DAY 26 IS 86.9 ₽CT.
BY OAY 27 IS 99.3 PCT. S «
' 10 ICONCEPT T WPlETE 1 HAS ПЛ EF DAT' CF 24. iTs probability OF CoMPlEUSn"^ t>AY” ?5 ГГ 28.6 KI,
SY- DAY 24 I s 50.0 PCT. •
• BY DAV BY DAY 26 2T IS 86.9 PCT. 95.3 PCT. •
e job T 9 ICONCEPT 6 COMPLETE HAS AN EF DATE OF 24. ITS PR0BAH1LITY 0? COMPLETION 4Y BY RY OAY DAY DAY 23 24 25 IS IS TS 28.6 PCT. 90.0 PCT. «.3 PCT, ► > st • 1
• fcY BY bAV OAY л Is IS 86.9 Pbt. 99.Э PCT. «1 4
• 1LUNLEPI A lU4PLt.l1: TP UAlt 14- 24. US PROBABILITY of WHITE'IIU*! SY BY BY CAY OAY OAY 21 25 IE IS IS 2S.4 PCT. ' 5Э.0 PCT. 71..3 PCT. »j •
• -TI- BY ТЯ7- DAY “7Г 21 TS" вбЛ Рст. 95.3 PCT. •
• job 17 14 (ЗДТЛтЛ' !L8Tt'6 " HAS AN E₽ йлГГ’бГ- 72. ITS PROBABILITY OF CDmplETIon BY BY BY OAY DAV DAY se 59 6C IS IS 0.0 PCT. o.o pct. Oil PCY. •
• BY BY DAY DAY 61 62 is IS o.o pct. o.o pct.
• JOB 19 ili IPRES^NTaYibN FORMAT HAS AN Ef* da/е of 90. ITS PROBABILITY OF COMPLETION HY BY RY DAY OAY DAY ae 89 on IS 28.1 PCT. 38.6 PCT. АП.л ОПТ. •
• BY BY DAY OAY 91 92 IS IS 61.3 ₽cT. 71,8 PCT.
6. МЕТОД КРИТИЧЕСКОГО ПУТИ. МЕТОД ПЕРТ 179
•
• pert Report no. 1. event probabilities»
• PROJECT TITLE - LUGGAGE HANDLING PROJECT job no гэее MAR 10 -
EVEN? 12 HAS *N EXPECTED COMPLETION ITEI OF 24. THE PROBABILITY OF COMPLETION BY CAY 23 IS 2B.6 PERCENT.
• BY DAY 2» IS 50.0 PERCENT.
, BY DAY ., Z5 -IS 1Ы. PFsffNT.
BY DAY it IS 66.9 PERCENT.
• BY CAY 27 IS «5.3 PERCENT.
tVLNI И LAS In EXPECTED COMPLETION- TIME ITEI OF 24. THE PROBABILITY OF COMPLETION by DAY 23 IS 26.6 PERCENT.
• BY DAY 2» IS 50.0 PERCENT.
By DAY 25 IS 71.3 PERCENT,
BY DAY 26 15 Bi.9 PERCENT.
• BY CAY 27 IS «5.3 PERCENT.
nrn— "IQ—HAS “XV IXKCLICU LURYLIIIVR !|4b lltl cf 24. Tut PROBABILITY OF COMPLETION By DAY 23 IS 2B.6 PERCENT,
• BY DAY 24 IS 50.0 PERCENT.
BY DAY ......25 IS 11.3 PERCENT.
BY DAV 26 IS 66.9 PERCENT.
• BY DAY 27 IS «5.3 PERCENT.
tVtNi 9 нД8 An EHPECTE5 W4PLETI6A TIME ITE'J 5f 24. THE PROBABILITY OF COMPLETION BY DAY 23 IS 26.6 PERCENT.
• BY.DAY 24 IS 50.0 PERCENT,
BY CAY 25 IS ’1.3 PERCENT.
BY DAT 26 IS 86.9 PERCENT.
* BY DAY 27 IS «5.3 PERCENT.
"“EVEnT ' 9 HAS AN E«««TE* Ct>4₽>LETliN Hi-eTHi of 24. THE PROBABILITY OF COMPLETION BY Day 23 IS 2B.6 PERCENT.
• BY DAY 24 IS SD.E PERCENT,
By OAy 26 IS (6.9 PERCENT.
BY DAY 27 IS 95»3 PERCENT.
EvEnT 'в HAS AN Expected completion time itei of 72. THE PROBABILITY OF COMPLETION BY CAY 58 IS 0.0 PERCENT.
• BY DAY 59 IS 0.0 PERCENT.
BY DAY 63 IS П.П CfBCFNl.
BY DAY 61 IS 0.0 PERCENT.
• BY CAY 62 IS 0.0 PERCENT.
Г1 • 21) HAS AN tAPtlltB LOMPIE!I UN 11 ME 1It) СГ 90. IHE PROBABILITY OF COMPLETION 6? DAY Be IS 26-1 PERCENT.
• BY DAY (9 IS 38.6 PERCENT.
BY CAY 90 IS 5f.ll PERCENT.
ЙТ DAY «I-is 61.3 PERCENT.
• BY OAY «2 15 71,6 PERCENT.
•
• bap chart o₽ t’his project LUGGAGE HANDLING PROJECT JOB NO 2386 RAR 10 SCALE FACTOR - 1 INCH - 20 DAYS jTARY fro 1ДВ- a о i i _ ? ? з 3 1 NODE NODE DESCRIPTION 1 S 0 5 0 5 0 5 < -12 AIRLINE RESEARCH •••-— 1 3 LUGGAGE RESEARCH •••—- • • 5 5 TASK SPECIFICATIONS i i шитою)?8—=s== — • 14 PERT NETWORK ACCEPT •••••• * 6 BUDGET ACCEPTED ......... 7 12 CONCEPT E COMPLETE ••••• • T 11 CONCEPT D COMPLETE 7 10 CONCEPT С COM' -ETE — — 7— 4 LURL’PT В LUAiufTE ......ст • * Ta CONCEPT A COMPLETE 12 13 BEST CONCEPT SELECT ...—- | ( ' -J 3505D5O50S6
* 10 13 BEST CONCEPT SELECT «•«—- 9 13 BEST CONCEPT SELECT — - FLOAT OR «UKCK. TIME MVAIS.KBL.C.
0 LJ HtSI LUNltH StLCLI • 13 14 CONCEPT ANALYSIS »••••••— 6 I. concept Analysis ГГ IS ИАШЕ 1 ANALYSES—' »«»- • 14 1? PROTOTYPE CONSTRUCT ••••••• IT 18 PROTOTYPE TESTED «••• К 16 COST ANALYSIS COMP ••• • 16 19 FINAL REPORT PREPARE 15 19 FINAL REPORT PREPARE «ЖЦжст— 1» 20 PRESENTATION FORNAT
1. Программа анализа критического пути и сети ПЕРТ
на IBM-1130/1800 содержит перечень данных, введенных в
программу. Вычисляются переменные, устраняются по-
грешности данных в столбцах А, М и В. Кроме того, за-
писывается число операций, общая продолжительность
операций, указываются все начальные и конечные собы-
тия.
2. Выходные данные IBM-1130/1800 для критического
пути и сети ПЕРТ представляют собой календарный план
180 4. МЕТОД КРИТИЧЕСКОГО ПУТИ. МЕТОД ПЕРТ
ТАБЛИЦА 6.2
ВЫЧИСЛЕНИЕ КРИТИЧЕСКОГО ПУТИ
(С 10 марта по 16 июля 90 рабочих дней)
События ДНИ *т- дни ДНИ ?Е TL Резерв времени, TL~TE
последующее предшест- вующее
= - 'Л+'р
6
20 19 3 4 5 4 90 9и 0
19 15 3 8 12 8 67 86 19
19 16 6 8 12 8 86 86 0
16 18 4 6 8 6 78 78 0
18 17 5 9 9 8 72 72 0
17 14 10 15 22 15 64 64 0
15 14 7 10 15 10 59 78 19
14 6 16 18 24 19 49 49 0
14 13 10 12 18 13 43 9 6
13 8 4 6 10 6 30 36 6
13 9 4 6 10 6 30 36 6
13 10 4 6 10 6 30 36 6
13 И 4 6 10 6 30 36 6
13 12 4 6 10 6 30 36 6
8 7 5 10 14 10 24 30 6
9 7 5 10 14 10 24 30 6
10 7 5 10 14 10 24 30 6
И 7 5 10 14 10 24 30 6
12 7 5 10 14 10 24 30 6
6 4 14 18 21 18 30 30 0
4 1 8 12 14 12 12 12 0
7 5 3 4 5 4 14 20 6
5 2 2 3 4 3 8 16 8
5 3 3 4 5 4 10 16 6
3 1 4 6 9 6 6 12 6
2 1 3 5 8 5 5 13 8
Критический путь (резерв времени равен нулю)! 1—4—в—14—17—18—16—
19—20.
выполнения операций данного проекта. Входные данные
вводятся повторно и записываются дисперсии продолжи-
тельности отдельных операций, директивные сроки и ре-
зерв времени (т. е. разность между наиболее поздним
I. КРИТИЧЕСКОГО ПУТИ. МЕТОД ПЕРТ 181
допустимым сроком и наиболее ранним возможным сро-
ком). Указываются критические операции, общая стои-
мость проекта и вычисленный срок окончания работы над
проектом. Если срок окончания работы над проектом был
задан ранее, то он также печатается, и указывается резерв
времени для проекта в целом (разность между вычислен-
ным сроком и директивным сроком).
3. Отчет № 1 для сети ПЕРТ (вероятности для простых
операций сети ПЕРТ) содержит анализ операций сети
ПЕРТ. Указывается каждая операция, продолжительность
которой была задана, и каждая операция, заканчивающая-
ся конечным событием, указывается вероятность окончания
операций в каждый из пяти дней.
4. Отчет № 2 для сети ПЕРТ (вероятности для собы-
тий сети ПЕРТ) содержит данные о событиях. Возможный
срок наступления события равен наиболее раннему воз-
можному сроку завершения всех операций, оканчиваю-
щихся этим событием; проще говоря, это наиболее ран-
ний возможный срок начала всех операций, начинающих-
ся с этого события. В отчете приводятся вероятности
наступления событий в каждый из пяти дней.
5. Календарный график, в котором фиктивные опера-
ции не указываются. Времени, необходимому для выпол-
нения всего проекта, соответствует отрезок длиной 22,4 см.
Для каждой операции печатается последовательность звез-
дочек или черточек. Последовательность звездочек указы-
вает критическую или близкую к критической продолжи-
тельность операции. Последовательность черточек указы-
вает на наличие резерва времени.
УПРАВЛЕНИЕ ПРОЕКТОМ С ПОМОЩЬЮ МЕТОДА
ПЕРТ И МЕТОДА КРИТИЧЕСКОГО ПУТИ
Одним из наиболее важных аспектов любой программы
в промышленности является эффективное и правильное
использование рабочей силы и материалов с целью выпол-
нения работы в намеченный срок. Метод ПЕРТ и метод
критического пути, по-видимому, лучше других известных
методов обеспечивают достижение этой цели. Кроме того,
с помощью метода ПЕРТ и метода критического пути с са-
мого начала обеспечивается организация работ:
а) ускоряется определение целей,
б) ведется детальное планирование,
в) дается готовая схема отчетности и представления
результатов.
182 * МЕТОД КРИТИЧЕСКОГО ПУТИ. МЕТОД ПЕРТ
ПЕРТ и метод критического пути являются инструмен-
том планирования:
а) задача планирования разбивается на легко контро-
лируемые разделы,
б) облегчается детальное планирование,
в) требуется определение объема всей необходимой
работы,
г) дается наглядное представление о влиянии каждого
отдельного вида работы на весь план,
д) ускоряется рассмотрение других альтернатив,
е) облегчается выявление нехватки ресурсов,
ж) улучшается распределение ответственности.
ПЕРТ и метод критического пути являются средством
информации:
а) обеспечивается стандартизация терминов и уточня-
ется их употребление,
б) более широко используются графические данные,
в) имеется возможность быстро определить существую-
щее положение и внести необходимые изменения.
УПРАЖНЕНИЯ
1. Объясните разницу между графиком Ганта и сетью
ПЕРТ.
2. Каким образом объединение метода критического
пути и метода ПЕРТ образует единый метод планирова-
ния и управления сложными программами?
3. Постройте сеть ПЕРТ, облегчающую заключение
контракта и планирование работ по окраске двухэтажного
дома. Сеть должна содержать следующие события, пере-
численные здесь в случайном порядке:
закончена подготовка поверхности,
проверен второй намет штукатурки,
составлен план работ на случай плохой погоды,
убраны леса,
проведено страхование рабочих,
подписан контракт,
закончен первый намет штукатурки,
проверен первый намет штукатурки,
проведена окончательная проверка,
куплены краска и кисти,
закончена окончательная отделка,
установлены лестницы и сооружены леса,
закончен второй намет штукатурки,
проверено качество всей работы.
6. МЕТОД КРИТИЧЕСКОГО ПУТИ. МЕТОД ПЕРТ ]83
4. Найдите оптимистическую, пессимистическую и наи-
более вероятную оценку продолжительности выполнения
операций, указанных в предыдущем упражнении, и вы-
числите среднюю продолжительность операций te.
5. Рассчитайте критический путь для сети, построен-
ной в упражнении 3.
6. Постройте другой вариант сети ПЕРТ для проекта
системы обработки багажа пассажиров в аэропорту.
7. Составьте карточку, описывающую событие 17 в сети
ПЕРТ для проекта системы обработки багажа.
8. Составьте карточку, описывающую операцию 4—6 в
сети ПЕРТ для проекта системы обработки багажа.
9. Допустим, что вы руководите проектом разработки
системы обработки багажа. Определите вероятность того,
что эта программа будет выполнена в срок. Если програм-
ма не может быть выполнена точно в назначенный срок, то
какова ваша наилучшая оценка того, что работа будет за-
кончена раньше или позже на несколько дней?
10. Укажите три преимущества метода критического
пути и метода ПЕРТ, кроме тех, которые уже перечислены
в этой главе.
184
ИНЖЕНЕРНАЯ ПРОГРАММА
СНИЖЕНИЯ СТОИМОСТИ
ИЗДЕЛИЯ
Инженерная программа снижения стоимости изделий
представляет собой систематизированную программу твор-
ческой деятельности с использованием проверенных мето-
дов, направленную на получение стандартных или даже
лучших характеристик изделия при значительно меньших
затратах. В отличие от известных программ снижения за-
трат, ориентированных на отдельные элементы изделия,
эта программа ориентируется на функционирование изде-
лия в целом. Инженерная программа снижения стоимос-
ти — это организованная деятельность, направленная на
достижение оптимальной стоимости изделия, системы или
услуг путем обеспечения необходимой функции при мини-
мальных затратах и без ухудшения качества изделия.
Инженерная программа снижения стоимости — это
один из наилучших доступных методов увеличения при-
были и обеспечения конкурентоспособности. Имеются све-
дения, что на каждый доллар, вложенный в эту программу,
отдача составляет до десяти и более долларов. (Это намного
выше дохода от капиталовложений в промышленности,
составляющего в среднем 10—15%-) Такую отдачу обеспе-
чить нелегко, поскольку инженерная программа снижения
стоимости требует привлечения персонала высокой квали-
фикации и наличия творческого подхода. Она требует
энтузиазма и уверенности в правильности принципов про-
граммы. Успех программы зависит от понимания и одобре-
ния ее методов в самой организации. Необходимо, что-
бы эта программа осуществлялась единообразно в рамках
одной фирмы и пользовалась поддержкой руководителей.
Нельзя, однако, рассматривать ее как универсальное сред-
ство, заменяющее обычные программы снижения затрат.
Инженерная программа снижения стоимости может слу-
жить для руководства фирмы дополнительным средством
определения экономической эффективности всех работни-
ков, включая инженерный персонал, на который падает
7, ИНЖЕНЕРНАЯ ПРОГРАММА СНИЖЕНИЯ СТОИМОСТИ ИЗДЕЛИЯ 185
значительная доля общих расходов. Кроме того, инженер-
ная программа снижения стоимости изделия может дать
довольно наглядное представление о процессе проектиро-
вания.
Мы не будем рассматривать здесь методы снижения
стоимости изделия. Однако порядок выполнения инженер-
ной программы снижения стоимости изделия рассмотрим
довольно подробно, чтобы инженер-конструктор мог полу-
чить наглядное представление о некоторых важных рацио-
нальных методах.
ЭТАПЫ ИНЖЕНЕРНОЙ ПРОГРАММЫ
СНИЖЕНИЯ СТОИМОСТИ ИЗДЕЛИЯ
Хотя инженеры и руководствуются принципами инже-
нерной программы снижения стоимости изделия в процессе
проектирования, инженерная программа в целом подходит
к изделию с более общих позиций. При проектировании
Фиг. 7.1. Инженерная программа снижения стоимости.
— — — поиск идей; — оценка идей;-уяснение задачи.
инженер может только надеяться, что ему удастся прибли-
зиться к оптимальному решению, поскольку его интере-
сует главным образом получение приемлемого решения.
Исполнитель инженерной программы снижения стоимости,
ориентируясь на стоимость и функцию изделия, может
186 Ь ИНЖЕНЕРНАЯ ПРОГРАММА СНИЖЕНИЯ СТОИМОСТИ ИЗДЕЛИЯ
взглянуть на конструкцию изделия как бы со стороны и тем
самым помочь инженеру в создании оптимального конеч-
ного продукта.
На фиг. 7.1 показан процесс достижения оптимального
решения с помощью инженерной программы снижения
стоимости изделия. Процесс изображен в виде кривой, по-
строенной вдоль оси времени и достигающей оптимального
значения в точке 4. Хотя кривая пересекает ось времени
и в других точках, в эти моменты оптимальное решение
еще не достигается. При переходе от одного этапа к дру-
гому осуществляется поиск идей и их оценка. Это помо-
гает инженеру или исполнителю инженерной программы
снижения стоимости достаточно глубоко разобраться в про-
блеме и найти оптимальное решение. Кривая, изобра-
женная на фиг. 7.1, часто имеет дополнительные пики
(например, в точке А). Это указывает на то, что необхо-
димо повторить некоторые или все предыдущие этапы в
случае появления дополнительной или противоречивой ин-
формации.
Этап накопления данных
На этом этапе четко формулируется задача и собирают-
ся все данные, относящиеся к ней. Затем фактические дан-
ные сообщаются высшему руководству фирмы. Если испол-
нитель инженерной программы снижения стоимости из-
делия не получит больше фактических данных, чем было
известно ему ранее, он рискует не использовать все воз-
можности.
Разбив изделие или конструкцию на функционально
самостоятельные части, инженер может увязать стоимость
каждой части с выполняемой ею функцией, давая, напри-
мер, ответ на следующие вопросы:
Что представляет собой рассматриваемый элемент?
Какую функцию он выполняет?
Какова его стоимость?
Какие еще элементы могут выполнять эту функцию?
Какова будет их стоимость?
Изолируя отдельные элементы и применяя системати-
ческий подход к поиску и оценке каждого из них, находят
соответствующие стоимости. Следовательно, инженерная
программа снижения стоимости представляет собой после-
довательное изучение специфики каждого элемента из-
делия.
7. ИНЖЕНЕРНАЯ ПРОГРАММА СНИЖЕНИЯ СТОИМОСТИ ИЗДЕЛИЯ 187
Этап обдумывания
Этот этап предполагает творческую работу мысли, ко-
гда требуется множество идей. После того как функция
изделия четко определена и сформулирована в простей-
ших выражениях, идеи принимают форму альтернативных
изделий, материалов или методов и перечисляются без вы-
сказывания суждений об их истинной ценности. Нельзя
создавать никаких препятствий, способных оборвать твор-
ческую мысль.
Этап оценки
На этом этапе оцениваются и уточняются все идеи, по-
лученные на этапе обдумывания. Уточнение идей осу-
ществляется с экономической точки зрения: требуется со-
здать некоторую функциональную модель, достаточно
точно отражающую реальные экономические факторы,
определяющие стоимость проектируемого изделия. Оцени-
вается стоимость реализации основной идеи и устанавли-
ваются допустимые пределы затрат. Необходимо расходо-
вать деньги фирмы экономно и всюду, где возможно, ис-
пользовать стандартные детали.
Этап реализации идеи
Рекомендации по снижению стоимости изделия получа-
ют документальное выражение и обеспечивается их вы-
полнение. Фиксируются затраты, указывается размер
экономии и назначаются исполнители, ответственные за
выполнение рекомендаций в приемлемое время.
ПРИМЕР ИНЖЕНЕРНОЙ ПРОГРАММЫ
СНИЖЕНИЯ СТОИМОСТИ ИЗДЕЛИЯ
Для более полного понимания этих четырех этапов
инженерной программы снижения стоимости изделия рас-
смотрим их применение на примере реальной задачи: сни-
жение стоимости корпуса и крышки переключателя, изго-
тавливаемого фирмой «Микровейв ассошиэйтс». Эта конст-
рукция используется для соединения СВЧ-волноводов и
крепления элементов. В настоящее время изготавли-
вается переключатель из трех частей (фиг. 7.2) с тем, что-
бы можно было механически обрабатывать прямоугольный
паз. Расходы на изготовление этой конструкции очень ве-
лики. Изготовление корпуса переключателя, состоящего из
двух частей, осуществляется в несколько этапов:
188 7. ИНЖЕНЕРНАЯ ПРОГРАММА СНИЖЕНИЯ СТОИМОСТИ ИЗДЕЛИЯ
Фиг. 7.2. Первоначальная конструкция корпуса и крышки пере-
ключателя (до выполнения инженерной программы сни-
жения стоимости).
1 — крышка; 2 — верхняя часть корпуса; 3 — нижняя часть корпуса;
4 — отверстия для стопорных винтов.
Фиг. 7.3. Окончательная конструкция корпуса п крышки пере-
ключателя (после выполнения инженерной программы
снижения стоимости).
1 — отверстия для стопорных винтов; 2 — крышка; 3 — корпус.
1. Поставщик частично обрабатывает эти две детали,
упаковывает и отправляет их фирме.
2. Фирма получает детали, проверяет их, проводит
твердую пайку погружением в расплавленный алюминий
и осуществляет приемку корпуса. Затем она отправляет
корпус в собранном виде поставщику.
3. Поставщик проводит чистовую обработку корпуса и
отправляет его фирме.
4. Фирма получает корпус и осуществляет его при-
емку.
На фиг. 7.3 показана конструкция корпуса и крышки
переключателя, изготовленная в соответствии с рекомен-
дациями по программе снижения стоимости. Первоначаль-
ная конструкция корпуса, состоящая из верхней и нижней
частей, заменена единой деталью, изготовленной методом
7. ИНЖЕНЕРНАЯ ПРОГРАММА СНИЖЕНИЯ СТОИМОСТИ ИЗДЕЛИЯ 189
точного литья по выплавляемым моделям и имеющей зна-
чительно меньший вес. При этом не только существенно
снижена стоимость корпуса, но и получено изделие, имею-
щее более привлекательный вид. Крышка представляет
собой отдельную плоскую штампованную деталь (на ней
можно легко собрать электронную схему и затем вставить
ее внутрь корпуса). Изменение места расположения вин-
товых отверстий облегчает сборку новой конструкции, что
позволяет снизить трудозатраты. Сравнение затрат на
изготовление первоначального и нового изделия показы-
вает, что инженерная программа снижения стоимости из-
делия позволила снизить затраты на 70 %.
Первоначальная конструкция Конструкция, полученная после завершения инже- нерной программы снижения стоимости
Стоимость крышки, долл. 10,50 1,16
Стоимость корпуса, долл. 79,50 23,30
Приведенные затраты на ин- женерную программу сниже- ния стоимости 2,00
Сумма 90,00 26,46
Снижение стоимости изделия при изготовлении партии из
800 единиц составило 70%
НАЗНАЧЕНИЕ ЦЕНЫ
И ГРАНИЦА РЕНТАБЕЛЬНОСТИ
Перейдем к рассмотрению стратегии, связанной с на-
значением цены изделия. По этому вопросу имеется об-
ширная литература, и существуют самые противоречивые
мнения о теории или искусстве назначения цены изделия.
Назначение цены можно определить как метод установле-
ния продажной цены изделия (или услуги), которая бы
удовлетворяла покупателя и в то же время обеспечивала
максимальную прибыль. Методы назначения цены связаны
с изучением следующих вопросов:
Будет ли назначенная цена конкурентоспособной?
Сколько изделий предполагается продать?
Не произойдет ли в течение периода жизни изделия
190 7. ИНЖЕНЕРНАЯ ПРОГРАММА СНИЖЕНИЯ СТОИМОСТИ ИЗДЕЛИЯ
увеличения расхода материалов, трудовых затрат и на-
кладных расходов?
Если это новое изделие, то для какой части населения
Фиг. 7.4. График рентабельности.
Одно из основных правил при назначении цены изде-
лия состоит в том, что устанавливают нижний предел стои-
мости изделия (с учетом доставки) и верхний предел кон-
курентоспособной цены. Однако сделать это не совсем
просто, поскольку специалисты по сбыту должны дать до-
статочно точный прогноз, позволяющий количественно
(в виде цены изделия) выразить ценность продукта для
покупателя в некоторый момент времени.
Существуют методы, помогающие руководителям фирм
определить оптимальную цену изделия (оптимальную в
том смысле, что такая цена должна обеспечить получение
требуемой прибыли, продажу определенного числа изде-
лий предполагаемой группе населения и поднять репута-
цию фирмы). Один из таких методов основан на примене-
нии графика рентабельности, позволяющего графически
7. ИНЖЕНЕРНАЯ ПРОГРАММА СНИЖЕНИЯ СТОИМОСТИ ИЗДЕЛИЯ 191
представить прибыль и потери, исходя из прежней цены и
стоимости изготовления изделия.
Рассмотрим график рентабельности, изображенный на
фиг. 7.4. По горизонтальной оси откладывается число изде-
лий, а по вертикальной — стоимость в долларах. Пусть сто-
имость разработки изделия составляет 8000 долл, (прямая,
параллельная оси абсцисс). Она включает затраты на про-
ектирование, изготовление чертежей, создание моделей и
опытных образцов, предварительные испытания и другие
расходы до начала производства, кроме административных
затрат и накладных расходов предприятия. Стоимость
станков (затраты на приобретение новых станков и пере-
оборудование имеющихся для изготовления изделия) на-
носится также на график (в нашем примере 4000 долл.).
Если ожидаемый объем сбыта составляет 1600—2400 изде-
лий, а стоимость изготовления одного изделия 17,95 долл.,
то можно построить прямую общей стоимости. Допустим,
что продажная цена изделия принята равной 29,95 долл.
Построим прямую общего дохода, которая пересечет пря-
мую затрат в точке рентабельности. Граница рентабельно-
сти отделяет область прибыли (справа) от области убыт-
ков (слева).
Если по некоторым причинам стоимость изготовления
одного изделия возрастет до 24,95 долл, (прямая общей
стоимости в этом случае на графике показана пунктир-
ной линией), то для получения почти такой же прибы-
ли изделие необходимо продавать по цене 37,50 долл. Из
графика видно, что при фиксированной стоимости изго-
товления изделия и перемещении границы рентабельности
влево или вправо произойдет снижение или увеличение
прибыли, и тем самым назначение продажной цены будет
производиться на основе ожидаемой прибыли. Возможно
также решение обратной задачи — определить на основе
графика влияние стоимости изготовления изделия на при-
быль. Для этого устанавливается фиксированная продаж-
ная цена и перемещается граница рентабельности, чтобы
определить изменение стоимости и числа изделий, которое
должно быть продано для получения требуемой прибыли.
ПОЛИТИКА НАЗНАЧЕНИЯ ЦЕН
НА НОВЫЕ ИЗДЕЛИЯ
Цена на новые изделия должна назначаться с учетом
динамического характера их конкурентоспособности. Но-
вые изделия необычны для политики цен в том смысле, что
192 7. ИНЖЕНЕРНАЯ ПРОГРАММА СНИЖЕНИЯ СТОИМОСТИ ИЗДЕЛИЯ
после их изобретения и выдачи патента они медленно по-
ступают на рынок, ибо возможные рынки их сбыта еще не
изучены. После того как изделие станет пользоваться
спросом, его производство быстро увеличивается. Новый
цикл начинается тогда, когда вследствие появления нового
конкурентоспособного изделия рассматриваемое изделие
постоянно теряет свои препмущества по сравнению с изде-
лиями, которым оно пришло на смену. Наконец новое изде-
лие превращается в обычный товар, мало чем отличаю-
щийся от других изделий, для которых самостоятельность
фирмы при назначении цены ограничена.
Изменения политики содействия в продаже товара, из-
менения стоимости производства и величины сбыта това-
ра, а также колебания цен в течение цикла жизни изде-
лия требуют внесения поправок в политику цен. Назначение
конкурентоспособных цен в течение цикла зависит от трех
факторов, обычно не связанных друг с другом:
1. Техническое совершенство, которое выражается в
снижении стоимости разработки изделия, развитии стан-
дартизации и повышении стабильности производственных
процессов.
2. Устойчивый сбыт. Признаком его является наличие
спроса на товар и уверенность в том, что изделие имеет хо-
рошие характеристики.
3. Конку рента способность, определяемая увеличиваю-
щейся стабильностью рынков сбыта и структуры цен.
Затруднения в назначении цены возникают тогда, когда
фирма разрабатывает изделие, которое коренным образом
отличается от существующих изделий и временно защи-
щается от конкуренции с помощью патентов, сохранения в
секрете способов производства и т. и. Примерами изделий
такого рода являются шариковые ручки, фотоаппараты и
пленка «Поляроид», множительные аппараты «Ксерокс»,
алюминиевые приставные веранды для домов, заморожен-
ные полуфабрикаты и воздушные турбины для бормашин.
Проблему назначения цен на новые изделия фирма решает
в несколько этапов.
Этап 1. Оценка спроса
При оценке спроса на новое изделие учитываются сле-
дующие факторы: 1) будет ли изделие вообще пользовать-
ся спросом (при назначении конкурентоспособной цены);
2) в каком интервале цен изделие будет привлекать поку-
пателей; 3) какой объем сбыта можно ожидать в различ-
ных интервалах цен; 4) какую реакцию вызовет появление
нового изделия у изготовителей и продавцов.
1. ИНЖЕНЕРНАЯ ПРОГРАММА СНИЖЕНИЯ СТОИМОСТИ ИЗДЕЛИЯ 193
Этап 2. Принятие решения об объеме сбыта
Для принятия решения об объеме сбыта необходимо
получить ответ на несколько вопросов:
Какой объем сбыта в конечном счете требуется для
нового изделия?
В какой мере новое изделие согласуется с существую-
щим ассортиментом товаров?
Какие методы производства следует использовать?
Каковы возможные каналы распределения продукции?
Основным критерием, учитываемым при ответе на эти во-
просы, является характер изменения стоимости производ-
ства и стоимости распределения.
Этап 3. Планирование мероприятий
по содействию продаже нового изделия
Первоначальные затраты на создание благоприятных
условий для сбыта входят в расходы на создание нового
изделия и не могут быть компенсированы, пока не начнет-
ся его продажа. Одной из основных стратегических проб-
лем является определение правильного соотношения меж-
ду ценой изделия и затратами на создание благоприятных
условий для его сбыта с целью максимизировать долгосроч-
ную прибыль. Для этого устанавливают относительно
высокую цену изделия на начальной стадии, увеличивают
одновременно скидку на рекламу и оптовую продажу и
покрывают начальные затраты на создание благоприятных
условий для сбыта нового изделия. Можно также с самого
начала установить низкие цены и иметь небольшую раз-
ницу между продажной ценой и себестоимостью, чтобы
обескуражить возможных конкурентов, особенно когда
такие защитные меры, как патенты, каналы распределе-
ния или методы производства, перестают быть эффектив-
ными.
Этап 4. Выбор каналов распределения
Определение затрат на перемещение изделия от пред-
приятия по каналам распределения к потребителю входит
в процедуру назначения цены. Эти затраты должны вклю-
чать стоимость хранения товаров на складе, стоимость
транспортной обработки грузов, стоимость обработки зака-
зов, обеспечение прибыли и т. д.
После рассмотрения этих факторов окончательным ре-
шением при назначении цены нового изделия будет выбор
между политикой А и политикой Б. Политика А состоит
‘/27-123
194 ’• ИНЖЕНЕРНАЯ ПРОГРАММА СНИЖЕНИЯ СТОИМОСТИ ИЗДЕЛИЯ
в установлении высокой первоначальной цены, позволяю-
щей «снять сливки» при продаже изделия, пользующегося
спросом. Политика Б состоит в установлении с самого
начала низкой цены как активного средства завоевания
рынка сбыта.
Политика А
Установление относительно высокой цены, вызванное
большими расходами на создание благоприятных условий
для сбыта на первом этапе, и установление на последую-
щих этапах более низких цен оказалось успешным для
новых изделий, которые существенно отличаются от имею-
щихся товаров. Примерами таких товаров являются одея-
ло с электрическим подогревом, мусоросборщик («электри-
ческая свинья») и машина для мойки посуды. На первых
порах потребитель не знает истинной ценности этих това-
ров. так как он не может их сравнивать с обычными то-
варами.
Суть этой политики состоит в том, что установление
высокой начальной цены основано на «снятии сливок» при
продаже изделия, пользующегося спросом, когда объем
сбыта мало зависит от цены и изделие постепенно при-
обретает популярность. При последующем снижении цены
последовательно подключаются менее благоприятные
участки рынка. Примером такой стратегии является систе-
матическое снижение цены фотоаппарата «Поляроид», ко-
торый вначале стоил около 200 долл., а теперь его можно
купить за 16,50 долл.
Политика Б
Методом, противоположным описанному выше, являет-
ся установление низкой цены на изделие, что обеспечивает
с самого начала массовое проникновение на рынок. Для
этого необходимо иметь достаточно большой объем сбыта.
Как только такой объем достигается, цена постепенно по-
вышается. В данном случае необходимо быстро продать
товар большому числу покупателей, не получая при этом
больших доходов или преимуществ. Такой активный метод
проверки возможностей расширения сбыта путем назна-
чения с самого начала низкой цены требует проведения
исследований, прогнозирования и определенной смелости.
Примером этой политики может служить продажа журна-
ла «Плейбой», который вначале стоил 50 центов. После того
как читатели познакомились с этим изданием и журнал
приобрел большую популярность, его тираж значительно
7. ИНЖЕНЕРНАЯ ПРОГРАММА СНИЖЕНИЯ СТОИМОСТИ ИЗДЕЛИЯ 195
вырос, стоит он теперь 1 долл., а его основатели получают
многомиллионные прибыли.
Как только достигается устойчивый сбыт изделия и
дальнейшего увеличения сбыта нельзя добиться путем из-
менения модели, фасона, отделки и т. д., то это считается
признаком морального старения изделия, и фирма должна
немедленно снизить его продажную цену. Такое снижение
цены не означает установление бросовых цен пли объяв-
ление войны цен, что было бы разорительно для любой
фирмы. Оно производится для получения прибыли и ожив-
ления сбыта изделия. Подобная тактика позволяет изучить
возможности совершенствования изделия. Продажная це-
на изделия, ненамного превышающая себестоимость, обыч-
но устанавливается для товаров, имеющих невысокое
качество или репутацию. Покупатели обычно рассуждают
так: «что заплатишь, то и получишь».
ЛИНЕЙНОЕ ПРОГРАММИРОВАНИЕ
Линейное программирование — сравнительно новый
метод исследования операций. Он основан на построении
математической модели для задачи, в которой требуется
найти некоторое оптимальное решение (например, макси-
мальную прибыль, минимальные затраты или минималь-
ный расход материалов).
С математической точки зрения это озпачает нахожде-
ние оптимального решения системы линейных уравнений
и неравенств, которое называется планом (программой).
Рассмотрим пример математической формулировки типич-
ной задачи линейного программирования.
Максим изировать
X = ЮЛ + 8 В + 12 С,
где А, В, С> О,
при ограничениях
6Л + 9Б ф 7С > 6000,
2А + СВ ф ЗС>3000,
А 4-5Б 4- 2С <4000,
А 4- В 4- С = 1500.
Появление линейного программирования относится т?
1758 г., когда экономисты начали описывать экономичес-
кие системы с помощью математических выражений. Дей-
196 ’ ИНЖЕНЕРНАЯ ПРОГРАММА СНИЖЕНИЯ СТОИМОСТИ ИЗДЕЛИЯ
ствительно, грубый пример модели линейного программи-
рования можно найти в книге Кесне «Tableau Economique»,
где сделана попытка показать экономические взаимоотно-
шения между землевладельцами, крестьянами и ремеслен-
никами.
Возможность применения линейного программирова-
ния для решения повседневных задач была неизвестна до
1947 г. Метод линейного программирования был разрабо-
тан впервые Дж. ДанцигомИнтерес к этому новому раз-
делу исследования операций значительно возрос после пер-
вого симпозиума по линейному программированию (1951г.,
Вашингтон). Симпозиум способствовал широкому приме-
нению линейного программирования на частных предприя-
тиях.
Построение модели линейного программирования и
отыскание оптимального решения в линейной форме пояс-
ним на следующем примере. Хотя это довольно простой
пример и его можно решить методом проб и ошибок или
путем изменения значений одной переменной, приобретен-
ные здесь навыки и знания помогут в решении более общих
и сложных задач.
Фирма, изготавливающая настольные сшиватели и дру-
гое канцелярское оборудование, выпускает сшиватели двух
моделей (ручные и автоматические сшиватели). Ручной
сшиватель продается по цене 12,5 долл, и приносит при-
быль 2 долл. Автоматический сшиватель (с соленоидом,
приводимым в действие от аккумулятора) стоит 31,25 долл,
и дает прибыль 5 долл. Фирму интересует, каким способом
использовать производственные мощности, чтобы обеспе-
чить максимальную прибыль. Первое ограничение, нала-
гаемое на максимальную прибыль, можно записать в сле-
дующем виде:
P = 2Qm + 5Qa,
где Р — функция прибыли, QM — количество ручных сши-
вателей, Qa — количество автоматических сшивателей.
Предположим, что производственный процесс допускает
полную взаимозаменяемость рабочей силы и производст-
венного оборудования, и поэтому за один и тот же день
может быть изготовлено различное количество ручных и
автоматических сшивателей. Допустим также, что спрос
1 Автор неточен. Общая постановка задачи линейного програм-
мирования впервые дана в 1939 г. советским математиком
Л. В Канторовичем в работе «Математические методы в организа-
ции и планировании производства» (Изд во ЛГУ, 1939) Им же
был дан метод решения задачи линейного программирования
(«метод разрешающих множителей»), — Прим, персе.
7. ИНЖЕНЕРНАЯ ПРОГРАММА СНИЖЕНИЯ СТОИМОСТИ ИЗДЕЛИЯ 197
Фиг. 7.5. Задача линейного программирования с ограничениями
на запас соленоидов и сборку.
на сшиватели таков, что фирма может продать столько
сшивателей, сколько сумеет их изготовить. Существуют
некоторые ограничения производственного характера;
большинство основных узлов собирается на отдельных сбо-
рочных линиях, откуда они поступают на участок оконча-
тельной сборки; имеется запас узлов для сшивателей обоих
типов, достаточный для удовлетворения дневной потреб-
ности производства, за исключением соленоидов для авто-
матической модели. Поэтому дневное производство автома-
тических сшивателей не может превышать 200 штук. Это
ограничение можно записать в математической форме
()А^200 и представить графически (прямая, параллель-
ная оси абсцисс на фиг. 7.5).
Заштрихованная область под этой прямой показывает
количество сшивателей, которое можно изготовить при
8—123
198 ?. ИНЖЕНЕРНАЯ ПРОГРАММА СНИЖЕНИЯ СТОИМОСТИ ИЗДЕЛИЯ
данном ограничении. Итак, максимальное количество авто-
матических сшивателей, которое можно изготовить за день,
равно 200, а на количество ручных сшивателей ограниче-
ния не налагаются.
Допустим, что изготовление и сборка ручного сшивате-
ля требуют 18 человеко-минут, а автоматического сшива-
теля — 54 человеко-минуты. На заводе эту работу выпол-
няют 45 человек в течение одной смены продолжительно-
стью 8 ч. Следовательно, на один день приходится
(8-45 • 60) =21 600 человеко-минут. Это условие можно
выразить в математической форме
18 QM + 54 Qa <21600
и также представить графически. Область возможных ре-
шений теперь имеет вид выпуклого многоугольника.
Окончательная наладка ручного сшивателя на сбороч-
ной линии требует 3 человеко-минуты, а автоматическо-
го — 5,4 человеко-минуты. Поскольку на этой операции
занято 6 человек, то на окончательную наладку имеем
(8-6 • 60) =2880 человеко-минут. Это ограничение записы-
вается в следующем виде:
3<?м + 5,4(?л <2880.
На окончательную проверку работоспособности изделия
требуется 1 человеко-минута для ручного сшивателя и
1,5 человеко-минуты для автоматического. Эту работу вы-
полняют четыре контролера, занятые в течение 50% вре-
мени. Следовательно, на эту операцию каждый день при-
ходится 8•2•60 = 960 человеко-минут.
Это ограничение имеет вид
1,0<2м + 1.5 (?А < 960.
Графическое представление ограничений на наладку
и окончательную проверку дано на фиг. 7.6. Видно, что
ограничение на наладку несколько сужает область возмож-
ных решений, а ограничение на окончательную проверку
не влияет на максимизацию прибыли, поэтому его можно
считать лишним и не рассматривать как границу выпук-
лого многоугольника.
Теперь мы видим, что любая комбинация значений Qa
и Qm в пределах выпуклого многоугольника, т. е. в преде-
лах области практической осуществимости, является воз-
можным решением. Однако оптимальное решение должно
удовлетворять записанному выше уравнению для функции
прибыли
P = 2Qm + 5Qa
7. ИНЖЕНЕРНАЯ ПРОГРАММА СНИЖЕНИЯ СТОИМОСТИ ИЗДЕЛИЯ
199
Фиг. 7.6. Задача линейного программирования с ограничениями на
запас соленоидов, сборку, наладку и проверку изделий.
Построив графики этой функции (параллельные пря-
мые на фиг. 7.7), обнаруживаем, что чем дальше отстоит
прямая от начала координат, тем больше прибыль. Эти
прямые называются также линиями одинаковой прибыли,
так как при движении вдоль прямой прибыль в любой точ-
ке постоянна.
Окончательное решение находится путем определения
наиболее удаленной линии одинаковой прибыли, в которой
хотя бы одна точка относится к области возможных реше-
ний (фиг. 7.8). Таким образом, точка максимальной при-
были определяет оптимальные условия ведения произ-
водства. Из фиг. 7.8 следует, что оптимальным решением
будет изготовление 600 ручных сшивателей ежедневно.
При этом обеспечивается прибыль в размере 2200 долл.
8*
200 ’• ИНЖЕНЕРНАЯ ПРОГРАММА СНИЖЕНИЯ СТОИМОСТИ ИЗДЕЛИЯ
Фиг. 7.7. Линии одинаковых прибылей.
Итак, рассматриваемую задачу линейного программи-
рования можно представить в следующем виде:
Максимизировать прибыль
Р = 2^ + 5^
при ограничении на суточный запас соленоидов
Qa <200,
на суточные трудозатраты на операциях сборки
18Qm4-54<24<21600,
7. ИНЖЕНЕРНАЯ ПРОГРАММА СНИЖЕНИЯ СТОИМОСТИ ИЗДЕЛИЯ 201
Фиг. 7.8. Решение задачи линейного программирования.
на трудозатраты на окончательный наладке
3QM + 5,4 Qa < 960
и на трудозатраты при окончательной проверке
1,0<2м + 1,5 Qa <960.
Последнее ограничение оказывается лишним.
Хотя мы решили задачу на максимум, рассмотренный
метод решения одинаково приемлем и для задач на мини-
мум. Его можно использовать для решения задач на регу-
лирование ресурсов и рабочей силы с целью получения
дополнительной прибыли.
202 Т. ИНЖЕНЕРНАЯ ПРОГРАММА СНИЖЕНИЯ СТОИМОСТИ ИЗДЕЛИЯ
УПРАЖНЕНИЯ
1. Сравните творческий процесс (гл. 2) и инженерную
программу снижения стоимости нового изделия (гл. 7).
2. Составьте программу снижения стоимости простого
пакета с бумажными спичками, состоящего из картонной
крышки, бумажных спичек, полоски с зажигающим соста-
вом и проволочной скобы. В результате работы вы должны
получить перечень мероприятий по снижению стоимости
изделия при сохранении пли даже повышении качества.
3. Перечислите все возможные изменения, которые
должна претерпеть цена изделия, прежде чем может быть
получена прибыль.
4. Назовите пять факторов, помимо стоимости изготов-
ления, влияющих на цену изделия.
5. Рассмотрите известное вам изделие и оцените стои-
мость изготовления изделия. Оцените объем сбыта и про-
дажную цену. Постройте график рентабельности.
6. Назовите два изделия, которые являются техниче-
ски совершенными, имеют устойчивый сбыт и являются
конкурентоспособными.
7. Назовите изделие, при появлении которого вначале
была назначена более высокая цена, и одно изделие, вы-
пущенное на рынок по низкой цене. Вы должны назвать
изделия, которые не были рассмотрены в данной главе.
8. Полагая, что в модели линейного программирования
(фиг. 7.8) ограничение на трудозатраты при окончательной
проверке имеет вид 2,0(?м + 1,5^=£=960, а все остальные
соотношения остаются теми же, определите, какое влияние
окажет это изменение на окончательное оптимальное ре-
шение?
9. Составьте модель линейного программирования, оп-
тимизирующую прибыль при производстве цветных и чер-
но-белых телевизоров, основываясь на следующих данных.
1. Розничная цена черно-белых телевизоров составляет
198 долл., 15 долл, остается на прибыль и покрытие адми-
нистративных расходов.
2. Розничная цена цветных телевизоров составляет
499,95 долл., 45 долл, остается на прибыль и покрытие
административных расходов.
3. Суточная производительность участка по изготовле-
нию электронно-лучевых трубок для цветных телевизоров
7. ИНЖЕНЕРНАЯ ПРОГРАММА СНИЖЕНИЯ СТОИМОСТИ ИЗДЕЛИЯ 203
составляет 50 единиц, а все остальные элементы имеются
в неограниченном количестве.
4. При монтаже на шасси требуется 6 человеко-часов
для каждого черно-белого телевизора и 18 человеко-часов
для каждого цветного телевизора.
На заводе монтажом на шасси занимаются 225 человек,
работающие в одну смену продолжительностью 8 ч.
5. На сборку черно-белого телевизора требуется 1 че-
ловеко-час, а на сборку цветного телевизора — 1,6 челове-
ко-часа. На сборке занято 30 человек, работающих в одну
смену продолжительностью 8 ч.
6. На окончательную проверку черно-белого телевизо-
ра требуется 0,5 человеко-часа, а цветного — 2,0 человеко-
часа. На этой операции 20 контролеров работают полный
рабочий день, а один контролер работает 2 ч в день.
МЕТОДЫ АНАЛИЗА
И УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ
КОНСТРУКЦИИ
В отличие от специалистов по рекламе, банкиров, вла-
дельцев и руководителей предприятий инженер плохо под-
готовлен к тому, чтобы убеждать других в правильности
своих идей. Чаще всего инженер связан с заказчиком через
официальных представителей своей фирмы, которые обыч-
но не очень хорошо разбираются в инженерных делах и
вынуждены все вопросы и замечания заказчика переправ-
лять инженеру. При таком многоступенчатом обмене ин-
формацией возможна (и часто действительно происходит)
потеря ценной информации.
К сожалению, инженера никто не учит искусству убеж-
дения. Инженер решает проблемы, умеет слушать собесед-
ника, но он часто не проявляет большой активности в об-
щении с коллегами, испытывает смущение при необходи-
мости выступить перед аудиторией и нередко стремится
действовать в одиночку. Созданы организации для обуче-
ния инженеров тому, что можно назвать искусством обще-
ния с заказчиком. В конечном счете такое общение обеспе-
чивает принятие идей, связанных с созданием новой про-
дукции, — будь это военный самолет новой конструкции
или самозатачивающийся нож газонокосилки. Лишь не-
многие инженеры овладевают этим искусством, а те, кому
это удается, оставляют инженерную работу и становятся
руководителями.
Эта глава предназначена для инженеров, у которых
есть новые идеи и желание их реализовать. Даны рекомен-
дации, как привлечь внимание руководителей или заказ-
чиков к новым идеям и как их убедить в том, что идея
должна быть принята.
8. МЕТОДЫ АНАЛИЗА И УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ КОНСТРУКЦИИ 205
КРИТИКА
Резкая критика хороших идей — это самый верный
способ погубить их (фиг. 8.1). Все идеи должны быть про-
верены тем или иным способом и инженеру следует пред-
варительно обсуждать свои идеп со своими коллегами, что-
бы знать их мнение. Как видно из фиг. 8.1, человек, выска-
зывающий идеи, обычно чувствует себя обиженным, если
Фиг. 8.1. Критика.
для критики его идей используют трафаретные выраже-
ния. Он немедленно принимает оборонительную позу и
предпочитает молчать, даже если от него требуют новых
идей. К сожалению, гораздо легче критиковать, чем пра-
вильно оценить идею. Нет необходимости говорить, что все
идеи нуждаются в оценке, однако критик обязан поощрять
хорошие идеи и подвергать конструктивной критике авто-
ра неудачных идей.
Критики, которых инженер-конструктор должен опа-
саться, бывают двух типов. Критик первого типа, не вы-
слушав до конца объяснения автора идеп, заявляет, что
идея не представляет интереса. Критик второго типа пыта-
206 8. МЕТОДЫ АНАЛИЗА И УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ КОНСТРУКЦИИ
ется «улучшить» все идеи. Хотя сам он редко выступает
с собственными новыми идеями, однако, кажется, нет та-
кой идеи, которую он не мог бы улучшить. К сожалению,
большинство из нас в определенный момент превращаются
в критиков первого или второго типа. Легче отвергнуть что-
либо, чем высказать хорошую идею.
Справедливая и конструктивная критика требует высо-
кого напряжения ума и определенной самодисциплины.
С другой стороны, человек, желающий получить объек-
тивную оценку своих идей, должен искать критиков, кото-
рые могли бы дать такую оценку и не принадлежали к
первому или второму типу.
ПЕРЕСМОТР КОНСТРУКЦИИ
Пересмотр конструкции — это хорошо организованное
и умело руководимое совещание, на котором отдельные
исполнители, группы определенных специалистов, участ-
вующие в создании нового изделия, встречаются для обме-
на идеями по улучшению изделия. На этапе проектирова-
ния и разработки нового изделия пересмотр конструкции
Оюжнпгой’ 06щее 'Детальное; Опытное
И«еи npoVgTBa>^yJ"P^™/°i производство
J Организация
’ массового
! производства
Изделие
Пересмотр Предва- Критичес-
техничес- ритель- кийпере-
кого зада- ный пере- смотр
ния смотр конструк-
конструк- иии
ции
Обсуждение ре-
зультатов при-
емки и испыта-
ний первой пар-
тии продукции
Фиг. 8.2. Этапы для пересмотра конструкции.
необходимо проводить регулярно через определенные про-
межутки времени. На фиг. 8.2 приведены этапы разработ-
ки нового изделия от формирования идеи до выпуска про-
дукции и запланированные совещания по пересмотру кон-
струкции.
Рекомендуется не менее четырех плановых совещаний
по пересмотру конструкции, проводимых в конце каждого
этапа.
8. МЕТОДЫ АНАЛИЗА И УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ КОНСТРУКЦИИ 207
Пересмотр технического задания
Пересмотр проводится после анализа возможностей
производства и сбыта и позволяет уточнить влияние науч-
ных исследований и выделенных средств на техническое
задание, составленное конструкторской группой.
Предварительный пересмотр конструкции
После выработки концепции, выбора одного-двух вари-
антов и первоначального анализа проводится предвари-
тельный пересмотр конструкции. На этом этапе производит-
ся оценка возможностей сбыта и составляется мнение об
изделии, производственный сектор получает дополнитель-
ное время на организацию производства и т. д. Этот пере-
смотр наиболее важен для конструкции, так как принятые
ранее решения проверяются в свете общих требований
фирмы.
Критическое обсуждение конструкции
После завершения этапа детального проектирования
обычно создается опытный образец или макет, который
подвергается всестороннему критическому обсуждению.
На обсуждение проекта приглашается заказчик (если это
оговорено контрактом), чтобы узнать его мнение о кон-
струкции.
Обсуждение результатов приемки и испытаний
первой партии продукции
После изготовления первой опытной партии продукции
производится приемка и проверка соответствия характери-
стик техническим условиям. Результаты представляются
на обсуждение до начала массового производства.
На совещании по пересмотру конструкции, кроме инже-
неров-конструкторов, должно участвовать не более 10—12
других специалистов. При большей численности осложня-
ется свободный обмен мнениями и часто такое обсужде-
ние превращается в непроизводительное учебное занятие.
Чтобы обеспечить преемственность и полноту обсуждения,
представители каждой службы должны участвовать во
всех обсуждениях проекта (фиг. 8.3). Важно также, чтобы
одни и те же люди посещали все совещания, связанные с
разработкой изделия. Обычно совещание по пересмотру
конструкции продолжается большую часть рабочего дня —
от четырех до шести часов. Поэтому на пересмотр конст-
рукции следует выделять 1—2% инженерных затрат.
208 8. МЕТОДЫ АНАЛИЗА И УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ КОНСТРУКЦИИ
Фиг. 8.3. Пересмотр конструкции.
Пересмотром конструкции должен руководить инженер,
который имеет полное представление о технических проб-
лемах, связанных с проектом, но не является конструкто-
ром. Он должен уметь вести технические совещания, обла-
дать большим тактом и благоразумием. Кроме того, он
должен понимать, что техническое совещание — это не
справочное бюро и не допрос конструктора. Свободный об-
мен мнениями с целью улучшения конструкции с точки
зрения соответствия заданным характеристикам, стоимо-
сти, надежности, производства и внешнего вида снижает
риск, сопровождающий создание нового изделия или его
совершенствование.
Ниже рассмотрены порядок организации технического
совещания, средства демонстрации материалов, а также
рекомендации по организации обсуждения конструкции.
Для успешного проведения совещания необходимо:
1. Дать основную информацию о конструкции (часто —
историю разработки).
2. Определить требования к конструкции.
8. МЕТОДЫ АНАЛИЗА И УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ КОНСТРУКЦИИ 209
3. Обсудить метод проектирования (матрицу решений).
4. Указать встретившиеся или ожидаемые трудности.
5. Показать, в какой степени конструкция удовлетво-
ряет техническим условиям.
Обсуждение конструкции должно проходить организо-
ванно и полностью направляться (но не контролироваться)
руководителем. В процессе совещания осуществляются сле-
дующие мероприятия:
1. Ознакомление с конструкцией (общая информация).
2. Обсуждение предыдущих изменений конструкции.
3. Сообщение о ходе работы (метод ПЕРТ пли метод
критического пути).
4. Обсуждение встретившихся проблем.
5. Критика (свободный обмен мнениями).
6. Получение дополнительных сведений.
В конце совещания суммируются и зачитываются заме-
чания всех участников совещания, и руководитель совеща-
ния указывает, какие конкретные вопросы необходимо
решить каждому участнику совещания.
ИНЖЕНЕР КАК РУКОВОДИТЕЛЬ ПРЕДПРИЯТИЯ
«Процесс технического развития нуждается в таких
руководителях предприятий, которые борются с консерва-
тизмом и поддерживают новые, еще не испытанные идеи
и добиваются, чтобы их продукция появилась на рынке.
Развитие техники есть по существу процесс развития лю-
дей, т. е. людей, которые берут идеи и на их основе созда-
ют новые изделия. Предприятию, ориентирующемуся на
получение прибыли, гораздо важнее иметь хорошего руко-
водителя, способного обеспечить практическое применение
достижений науки и техники, чем расходовать многомил-
лионные средства на научные исследования и разработки,
которые при неумелом руководстве, неудачном выборе вре-
мени пли отсутствии спроса никогда не приведут к созда-
нию изделий, имеющих сбыт и приносящих прибыль» *.
В настоящее время инженерам, как никогда ранее,
предоставляются возможности стать руководителями пред-
приятий. Общепризнано значение технических наук и
знаний во всех сферах производства и жизни общества.
Общество начинает понимать, что способность инженера
превращать открытия естественных наук в действующие
машины и процессы составляет важную основу роста
уровня жизни, наблюдаемого в настоящее время.
1 Morse R. S., Innovation and Entrepreneurship, in „Education for
Innovation”, Oxford, Pergarnon Press, 19G8.
210 8. МЕТОДЫ АНАЛИЗА И УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ КОНСТРУКЦИИ
Многие инженеры избегают руководящей деятельности
из-за боязни ответственности за неудачный выбор изделий
для производства. Карьера руководителя предприятия
зависит от успеха изделий, а неудача приводит к серьез-
ным последствиям. Причем реализация новой творческой
идеи часто может оказаться неудачной. Инженер может
стать руководителем предприятия, если он сумеет преодо-
леть эти опасения и если у него хватит воли в случае не-
удачи снова попытаться добиться успеха. Хороший руко-
водитель предприятия умеет быстро схватывать существо
вопроса, выступать «без бумажки», умеет убедить других
в правильности своей точки зрения, он увлечен своими
идеями и идеями других, умеет увлечь других творческой
деятельностью и отстаивать свои убеждения, обладает ши-
рокими познаниями во многих областях, знаком с деятель-
ностью инженера, изобретателя, руководителя проекта,
технолога, экономиста и продавца. Он верит в своп силы
и умеет признать неприемлемость критики типа «это не
будет работать».
Кроме того, искусство управления предприятием тре-
бует умения понятно излагать своп мысли при беседе с
одним человеком, при выступлении перед комитетом или
советом директоров и перед сравнительно большой аудито-
рией. Ниже приводятся восемь пунктов, касающихся
устного выступления, соблюдение которых может оказать
инженеру большую помощь в его деятельности на посту
руководителя, при написании статьи в технический жур-
нал или подготовке выступления в местном отделении клу-
ба «Ротарп»
1. Выбрать тему и способ ее изложения.
2. Записать все, что вам известно по этому вопросу.
3. Пополнить знания путем дополнительного изучения
вопроса.
4. Составить план доклада.
5. Записать доклад.
6. Подготовить конспект доклада.
7. Изучить конспект.
8. Выступить с докладом.
КАК УБЕЖДАТЬ В ПРАВИЛЬНОСТИ СВОИХ ИДЕЙ
При обсуждении новой идеи можно столкнуться не
только с беспристрастным мнением, но и с консерватиз-
мом, боязнью перемен и перестраховкой, поэтому инженер-
1 «Ротари» — клуб деловых людей в США. — Прим, перев.
8. МЕТОДЫ АНАЛИЗА И УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ КОНСТРУКЦИИ 211
конструктор должен проявлять выдержку и стремиться,
чтобы его идея вызвала интерес и была принята. Томас
Эдисон однажды сказал: «Общество никогда не бывает го-
тово к тому, чтобы принять какое-то изобретение. Каждая
новая вещь встречает сопротивление, и изобретателю тре-
буются годы, чтобы люди начали слушать его, и еще
годы, чтобы внедрить это изобретение». Хотя со времен
Эдисона положение несколько улучшилось, убеждать
в важности новых идей по-прежнему остается трудной
задачей.
Убеждение в правильности идеи напоминает продажу
товара в магазине (товар либо необходим покупателю, ли-
бо полезен ему в каком-то отношении). Понимание этой
аналогии может оказать большую помощь при убеждении
в правильности идей.
Если автор считает, что его идея является хорошей, и
он действительно убежден в этом, то для ее принятия в
конечном счете необходимо следующее.
Прежде чем представлять идею высшему руководству,
обсудите ее со своими товарищами по работе или с непос-
редственным руководителем. Вы должны быть готовы дать
ответ на любой из вопросов типа.-
Сколько будет стоить изделие?
Будет ли оно иметь спрос?
Может ли фирма его сделать?
Соответствует ли это изделие выпускаемому фирмой
ассортименту товаров?
Какие изменения вызовет реализация этой идеи?
Если идею необходимо представить группе или коми-
тету, то предварительно убедите в ее важности одного-двух
членов, чтобы привлечь их на свою сторону.
Высказывайте уверенность в том, что идея будет при-
нята. Не показывайте хотя бы малейшего сомнения в том,
что ее могут не одобрить. Часто энтузиазм способствует
одобрению идеи. Идею излагайте кратко и только ее суще-
ство, употребляйте термины, понятные тем, кого вы пытае-
тесь убедить.
Будьте готовы обосновать свою точку зрения с привле-
чением фундаментальных материалов, результатов науч-
ных исследований, схем и графиков, статистических мате-
риалов и моделей.
Не показывайте своего превосходства при обсуждении
идеи. На техническом совещании хорошей практикой яв-
ляется выражение признательности коллегам за помощь
в развитии идеи.
Желательно знать характеры, взгляды, темперамент
и предпочтения людей, перед которыми вы выступаете.
212 в. МЕТОДЫ АНАЛИЗА И УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ КОНСТРУКЦИИ
Составьте отчет с подробным описанием идеи, указа-
нием ее преимуществ и недостатков и с выводами. Раздай-
те копии отчета членам группы. Чаще всего идеи получают
одобрение позже, когда члены группы обдумают то, что
говорилось при обсуждении идеи. Время обладает свойст-
вом сглаживать и даже ослаблять критику.
ОТЧЕТ О КОНСТРУКЦИИ
После разработки устройства, системы или процесса
необходимо подготовить рабочий отчет и распространить
его среди инженерного и руководящего персонала до нача-
ла производственного цикла. Часто отчет необходим для
обоснования конструкторской идеп. По неполным оценкам,
65% тех, кто читает отчеты, составляют руководители про-
мышленных предприятий, 15% — инженеры, 15%—тех-
ники и студенты и 5% — все остальные.
При подготовке рабочего отчета полезно помнить, что
«в предложении не должно быть лишних слов, а абзац не
должен содержать ненужных предложений точно так же,
как на рисунке не должно быть лишних линий, а в маши-
не — лишних деталей. Для этого не требуется, чтобы все
предложения были короткими, опускались подробности и
вопросы освещались лишь в общих чертах, однако нужно,
чтобы каждое слово о чем-то говорило».
Рабочий отчет должен содержать полное объяснение
конструктивного решения: описание работы устройства
(системы) либо описание процесса; достоинства и недо-
статки новой конструкции; состав затрат; описание преи-
муществ по сравнению с конкурирующими изделиями
(каждая конструкторская идея испытывает конкуренцию).
Поскольку отчет будут читать специалисты, имеющие
различную подготовку, — от руководителей фирмы до тех-
нологов, — то он должен содержать обоснование конструк-
ции и убедительное объяснение замысла конструктора.
Ниже приведен перечень элементов, которые желатель-
ны для подробного отчета (нет необходимости говорить,
что не в каждом отчете будут использованы все элементы
и многие из них могут быть использованы лишь по усмот-
рению автора или указанию заказчика):
1. Обложка— цветной лист, содержащий название от-
чета (часто с прозрачным прямоугольником), название
фирмы и торговую марку.
2. Титульный лист (содержит название устройства, си-
стемы или процесса, название адресата, фамилию конст-
руктора, дату и т. д.).
8. МЕТОДЫ АНАЛИЗА И УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ КОНСТРУКЦИИ 213
3. Сопроводительное письмо. Письмо в адрес организа-
ции или клиента, выдавшего задание конструктору. В
письме говорится, что работа над проектом завершена и
что полученные результаты направляются для изучения.
При необходимости здесь могут быть приведены данные,
подтверждающие исключительное право на производство
или продажу изделия.
4. Предисловие или введение (обычно содержит обосно-
вание и описание назначения изделия).
5. Аннотация. Краткое общее описание конструкции в
точных выражениях.
6. Оглавление.
7. Перечень таблиц, указатель математических симво-
лов, список сокращений.
8. Основной материал отчета:
а) введение;
б) изложение результатов — описание устройства, си-
стемы или процесса, преимущества и недостатки;
в) анализ затрат и возможностей сбыта;
г) чертежи.
Чертежи общего вида выполняются так, что они четко
описывают конструкцию и дополняют описание решения.
Чертежи должны также давать довольно детальное пред-
ставление о функционировании и технической осуществи-
мости решения, с тем чтобы впоследствии чертежник без
подробных объяснений смог подготовить чертежи узлов и
деталей. Неплохо вначале дать изображение изделия в
комплекте или в разобранном виде с изображением основ-
ных и наиболее важных деталей и указанием всех разме-
ров. Линии на чертежах должны быть достаточно четкими.
Чертежи должны быть выполнены на прозрачной основе,
чтобы с них можно было снять диапозитивы для представ-
ления проекта на обсуждение.
9. Библиография.
10. Словарь терминов.
11. Приложения.
12. Предметный указатель.
13. Перечень рассылки.
При размножении отчетов можно применять разные ме-
тоды, оборудование и материалы, различающиеся по стои-
мости, продолжительности размножения, качеству и коли-
честву копий. При выборе материала и способа размноже-
ния необходимо учитывать следующее:
Требуемое качество копий (определяется тем, огово-
рено ли представление отчета в контракте или же отчет
составляется только для внутреннего пользования).
214 в- МЕТОДЫ АНАЛИЗА И УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ КОНСТРУКЦИИ
Кто возмещает расходы на размножение отчетов — за-
казчик (в данном случае это должно быть оговорено в кон-
тракте, либо выполнение этой работы предусматривается
каким-либо другим способом) пли же стоимость отчета
включается в накладные расходы предприятия.
Насколько срочно необходимо информировать о полу-
ченных результатах.
Какое количество экземпляров требуется для рассылки
и хранения в архиве.
В табл. 8.1 приведены наиболее распространенные
способы размножения документов.
ПЛАНИРОВАНИЕ И ПОДГОТОВКА ОБСУЖДЕНИЯ
ПРОЕКТА
После составления отчет часто представляется на об-
суждение комиссии, состоящей из конструкторов, эконо-
мистов, специалистов сбыта и рекламы (иногда в комис-
сию входит и представитель заказчика). Нередко членами
комиссии являются представители организаций, консуль-
танты, руководящий персонал, инженеры, технологи и
представители заказчика. Несмотря на то что отчет содер-
жит подробное описание проекта, он не может дать ответ
на все вопросы, возникающие при его чтении. Поэтому
обсуждение проекта представляет собой этап, на котором
проект официально представляется комиссии и после об-
суждения одобряется или отвергается, т. е. фактически
здесь решается судьба проекта. Многие материалы, рас-
смотренные выше в этой главе: пересмотр конструкции,
руководство предприятием, обоснование идей и составление
отчета — могут оказать конструктору большую помощь в
подготовке успешного обсуждения проекта. Кроме того,
при подготовке такого совещания полезно соблюдать сле-
дующие правила.
Хорошо знать конструктивное решение, отметить его
достоинства и недостатки и проявлять энтузиазм при его
защите.
Быть готовым принять его критику, но одновременно
отстаивать первоначальную концепцию.
Подготовить иллюстративные материалы для демонстра-
ции схем и фотографий во время совещания.
Записать конспект выступления на карточках формата
12,5 X 7 см.
Своевременно начинать и заканчивать совещание, де-
лать перерывы.
ТАБЛИЦА 8. 1
СПОСОБЫ РАЗМНОЖЕНИЯ ДОКУМЕНТОВ
Способ размножения Верифакс’ Озалид’ Дитто1 Электроста- тический метод («ксерокс») Печатание на офсетную форму непос- редственно с набора Офсетная пе- чать с форм, подготовлен- ных фотоме- ханическим способом Печать с негативов
растро- вый нега- тив штрихо- вой нега- тив
Отчеты, выполняемые по контракту Текстовой материал (формат бумаги 22x28 см) Допустимо (до шести листов од- новременно) Допустимо (офсетная печать) Рекомен- дуется (ре- продукция)
Штриховой рисунок (оригинал формата до 18x23 см) Допустимо (до шести листов од- новременно) Допустимо (офсетный рисунок) Рекоменду- ется (пере- вод на лист)
Оригинал большого формата (необходимо уменьшение) Единст- венно возмож- ный спо- соб
Растровая фотография Единст- венно возмож- ный спо- соб
1—6 копий Допус- ТИМО Рекоменду- ется (ори- гинал на восковке) Рекоменду- ется
П родолЖение
Способ размножения Верпфакс1 Озалид’ Дитто’ Электроста- тический метод («ксерокс») Печатание на офсетную форму не- посредствен- но с набора Офсетная пе- чать с форм, подготовлен- ных фотоме- ханическим способом Печать с негативов
растро- вый нега- тив штрихо- вой нега- тив
1 Отчеты для внутреннего пользования 7—10 копий Допус- тимо Рекоменду- ется (ори- гинал на восковке) Рекоменду- ется (бу- мажная форма) Допустимо Рекомен- дуется
10—30 копий То же Допустимо То же » в
Более 30 копий Допустимо (оригинал на восков- ке) Рекоменд}?- ется Допустимо (бумажная форма) » »
Способ брошюровки 1 —20 копий Скрепление проволочными скобами или помещение листков в футляр Скрепление корешка пластмассовой спиралью
Более 20 копий Винтовое скрепление Матерчатый переплет, скрепление проволочными скобками
Накладные расходы Расходы за счет заказчика
Примечание. Незаполненные клетки таблицы означают, что данный способ не применяется.
' Фирменные наименования: в частности, «Озалид» — название бумаги для пробных текстовых и иллюстрационных оттисков.—Прим, перев.
8. МЕТОДЫ АНАЛИЗА И УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ КОНСТРУКЦИИ 217
Руководить критическим обсуждением проекта, а не
навязывать свое решение.
Наиболее важной частью любого обсуждения является
умение обосновать и защитить свои идеи.
В табл. 8.2 проведено сравнение некоторых известных
демонстрационных средств с целью помочь конструктору
выбрать средства, обеспечивающие наилучшую демонстра-
цию материалов. После выбора демонстрационного сред-
ства инженер должен подготовить устройство к работе (ли-
бо поручить это другому лицу). Ниже даны советы кон-
структору, как сделать демонстрацию материалов более
успешной.
Привлечение внимания аудитории
Вначале неплохо показать аудитории что-нибудь такое,
чтобы сразу создать непринужденную обстановку. Обычно
для первого знакомства хорошо показать рисунок, цитату
или фотографию, имеющие отношение к конструкции, од-
ним из возможных демонстрационных средств — на плака-
те или с помощью проектора (фиг. 8.4).
Фиг. 8.4. Первый технический проектор.
1 — соленоид; 2 — ось вращения: 3 — направляющее приспособление;
4 — рычаг возврата (нормальное положение); 5 — пружина; 6 — меха-
низм возврата; 7 — поверхность кулачка; 8 — малогабаритный переклю-
чатель; 9 — двигатель; 10 — паз кулачка; 11 — секундное колесо; 12 —
минутное колесо; 13 — колесо десяток; 14 — часовое колесо; 15 — за-
щелка.
ТАБЛИЦА 8.2
СРАВНЕНИЕ ДЕМОНСТРАЦИОННЫХ СРЕДСТВ (ПРИ ЧИСЛЕ СЛОВ НА ЛИСТЕ ИЛИ КАДРЕ НЕ БОЛЕЕ 20—25)
Средство Описание Условия демонстрации Ч исленность аудитории Достоинства Недостатки
Перекидные лис- ты Плакаты 80x100 см При свете 10—15 Простота изготовления Трудно демонстрировать для большой аудитории и пере- возить
Диапозитивы на прозрачной основе Проектор 20x25 см То же 10—30 Простота изготовления, пе- ревозки и хранения Трудно обеспечить нужный цвет и передать оттенки про- изведений искусства
Фото диапозитивы 35-мм пленка, диапозитивы 57x57 и 76х 108 мм В темноте ’ 20—60 Передача цвета и возмож- ность демонстрации произве- дений искусств Изготовление требует много времени
Кинопроектор 8- или 16-мм пленка, немая или озвученная То же 20—60 Возможность показа очень сложных материалов Дорого, трудно
Макет Картон, бальза, пластмасса, гли- на При свете 5—10 Наглядность (можно показать работу и функционирование деталей) . Трудно демонстрировать боль* шой аудитории
8. МЕТОДЫ АНАЛИЗА И УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ КОНСТРУКЦИИ 219
Первый диапозитив
Для первого диапозитива следует выбирать изображе-
ние конструкции в общем пли разобранном виде или фото-
графию, наглядно показывающую работу устройства.
Не надо показывать детальный чертеж прежде, чем ауди-
тория поймет, как работает устройство.
Фиг. 8.5. Наложение диапозитивов на прозрачной основе.
1 — диапозитивы на прозрачном пластике; 2 — основной диапозитив;
3 — петли.
Эффективным способом оживления изображения при
проектировании диапозитовов является метод наложения.
Вначале готовится основной диапозитив на прозрачной ос-
нове, к которому можно прикрепить до трех других про-
зрачных диапозитивов и при демонстрации накладывать
нужный диапозптов (фиг. 8.5).
Превосходным методом демонстрации функционирова-
ния и связей между подвижными частями устройства яв-
ляется применение плоской пластиковой модели, устанав-
ливаемой непосредственно на стеклянную рамку проекто-
ра (фиг 8.6). Для показа деталей можно пользоваться
указкой. Подвижные детали можно передвигать, а непод-
вижные соединить лентой или крепко прижать к стеклян-
ной рамке проектора
Нередко при демонстрации иллюстративных материа-
лов с помощью проектора инженеры стремятся дать на
одной иллюстрации слишком много информации. Если это
таблица, схема пли график, то максимальное число слов,
которое можно схватить и понять за один раз, составля-
ет 20—25. Это означает, что таблица из четырех строк мо-
220 8. МЕТОДЫ АНАЛИЗА И УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ КОНСТРУКЦИИ
Фиг. 8.6. Пластиковый макет на рамке проектора.
Фиг. 8.7. Демонстрация части диапазона.
1 — диапозитив; 2 — закладка; 3 — закладка выходит за край рамки;
4 — петли; 5 — картонная рамка.
жет содержать 5—6 слов в каждой строке. Удобным мето-
дом демонстрации строк диаграммы или таблицы является
применение прозрачного материала, закрывающего часть
диапозитива (фиг. 8.7). При этом необходимые фразы
появляются на экране в соответствующее время, а все ос-
тальные строчки закрыты.
8. МЕТОДЫ АНАЛИЗА И УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ КОНСТРУКЦИИ 221
СОСТАВЛЕНИЕ КОНТРОЛЬНОГО ПЕРЕЧНЯ
Когда выступление подготовлено и назначено время и
место совещания, внимание конструктора должно быть
направлено на приготовления к совещанию. Хотя эти обя-
занности обычно возлагаются на помощника, перед нача-
лом совещания, когда все приготовления будут закончены,
неплохо воспользоваться следующим контрольным пе-
речнем.
Проверить, достаточно ли стульев и правильно ли рас-
ставлена мебель.
Развесить необходимый иллюстративный материал.
Подготовить мел, тряпку и доску.
Подготовить проектор и экран (проверить, есть ли
запасные лампы).
Проверить проектор в работе.
Сделать приготовления к кофе, подаваемому во время
перерыва.
Подготовить карандаши и бумагу для записей.
Выделить человека для записи выступлений, задавае-
мых вопросов и важных замечаний.
Подготовить пепельницы.
При необходимости подготовить трибуну, указки,
папки.
УПРАЖНЕНИЯ
1. Для проверки справедливости утверждения «легче
отвергнуть что-либо, чем высказать хорошую идею», про-
ведите следующий эксперимент. Попросите трех своих
друзей или коллег указать, что, по их мнению, является
хорошим и что неправильно в следующей идее: «Разрабо-
тан метод нанесения на кровельную дранку микрокапсул
активного химического вещества, которое делает поверх-
ность светлой в солнечную погоду и темной при облачнос-
ти». Обобщите ваши результаты и дайте заключение.
2. Составьте эффективный план организации пересмот-
ра конструкции в виде блок-схемы или схемы организаци-
онной структуры для фирмы, разрабатывающей и выпус-
кающей газонокосилки (как электрические, так и бензино-
вые) . Продажа газонокосилок производится через торговых
агентов. Помимо персонала, приглашаемого на сове-
щание по обсуждению конструкции, включите информа-
цию о частоте совещаний и их повестке дня.
3. Почему инженер является идеальным кандидатом
на должность руководителя предприятия?
222 e. МЕТОДЫ АНАЛИЗА И УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ конструкции
4. Допустим, что вы работаете на предприятии, изго-
тавливающем стандартную тару и обдумываете новый спо-
соб открывания консервных банок. Составьте план, по ко-
торому вы будете убеждать в правильности своей идеи
вашего непосредственного начальника, а затем руководи-
телей фирмы.
5. Полагаем, что ваш метод открывания консервных ба-
нок, о котором говорилось в упражнении 4, одобрен руко-
водством фирмы и закончено проектирование этого устрой-
ства. Перечислите необходимые элементы отчета о кон-
струкции для представления его фирме, изготавливающей
фруктовые соки. Укажите также способ размножения и
брошюровки отчета, учитывая, что нужно изготовить
15 копий.
6. Какой диапозитив вы покажете первым при обсуж-
дении нового способа открывания консервных банок. Имей-
те в виду, что назначение таких диапозитивов — создать
непринужденную обстановку и привлечь внимание ауди-
тории.
7. Какие демонстрационные средства вы выберете (и
почему) при выступлении с техническим докладом перед
аудиторией смешанного состава численностью 30—40 че-
ловек в стенах высшего учебного заведения, если ваш бюд-
жет ограничен.
8. Какие размеры должен иметь диапозитив (при про-
ектировании изображения на экран), чтобы аудитория
могла легко прочитать надписи на расстоянии 9—10 м?
(Из диапозитивов различного размера выберите оптималь-
ный.)
9. Какое средство демонстрации иллюстративных мате-
риалов является наиболее эффективным и почему?
10. Какие пункты вы добавили бы к контрольному пе-
речню вопросов, связанных с подготовкой технического
совещания?
ЗАДАЧИ
И ПРОЕКТЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ
Помещенные ниже задачи дают представление начина-
ющему конструктору о реальных проблемах и подготавли-
вают его к работе над более сложными проектами. Эти за-
дачи отражают потребность в неизвестном до сих пор
устройстве (или системе). При решении процесс инженер-
ного проектирования ограничивается выработкой концеп-
ции и анализом. Главное внимание уделяется проявлению
творческого воображения и изобретательности, получению
нескольких вариантов решения. Конструктор должен вести
работу последовательно, начиная с определения цели, пере-
ходя к этапам научных исследований, формулировки зада-
ния, формирования идеи, выработки концепции и, если
потребуется, к анализу, пока не будет получено решение.
ЗАДАЧА 1. ВОРОНКА С ЗАЩИТОЙ ОТ ПЕРЕЛИВА
При заполнении топливного бака подвесного мотора,
моторной газонокосилки или моторной пилы с помощью
воронки горючее часто переливается и попадает на двига-
тель, так как обычно трудно определить уровень горючего
в баке. Перелив горючего исключительно опасен, особен-
но когда двигатель нагрет. Одним из способов предупре-
ждения перелива может быть использование воронки, ав-
томатически закрывающейся при заполнении бака на 95 % •
Разработайте воронку с защитой от перелива, автома-
тически закрывающуюся при достижении полного или
почти полного уровня горючего (жидкости). Частично
заполненная воронка может (определенным способом) слу-
жить индикатором полного уровня. Дополнительным при-
способлением, способным улучшить конструкцию, может
быть рычаг или поплавок, благодаря которым излишнее
224 ПРИЛОЖЕНИЕ 1
горючее, оставшееся в воронке, можно вылить обратно в
канистру. Воронка с защитой от перелива должна быть
дешевой.
ЗАДАЧА 2. РЕГИСТРАТОР СКОРОСТИ
Компетентные органы в настоящее время считают, что
все моторные транспортные средства должны быть осна-
щены устройством, показывающим скорость движения хо-
тя бы за километр до проверки. Если автомобиль останов-
лен за превышение скорости, то автоинспектор должен
получить запись скоростей движения на последнем кило-
метре. Ожидается, что такой прибор позволит существенно
сократить число несчастных случаев в результате дорожно-
транспортных происшествий вследствие превышения ско-
рости и, кроме того, прекратятся споры между автоинспек-
тором и нарушителем.
Разработайте прибор для непрерывной регистрации
скорости автомобиля на отрезке пути длиной в один кило-
метр. Он должен быть связан определенным образом со
спидометром и счетчиком. Регистрируемую скорость дви-
жения должен видеть водитель автомобиля. Конструкция
прибора должна исключать возможность установки ложно-
го или неправильного отсчета.
ЗАДАЧА 3. АВТОМАТ ДЛЯ РАЗМЕНА
БУМАЖНЫХ БАНКНОТОВ
В настоящее время широкое распространение получили
торговые автоматы для продажи бутербродов, кофе, а так-
же некоторых предметов одежды. Хотя некоторые из них
принимают монеты любого достоинства, большинство тор-
говых автоматов срабатывает при опускании строго опре-
деленной монеты (автоматы по продаже сигарет, автоматы
в прачечных и т. д.). Поэтому при таких автоматах
приходится держать кассиров для размена бумажных
денег.
Следовательно, необходимо создать автоматическое уст-
ройство для размена бумажных денег, которое бы, приняв
банкнот любого достоинства (от 1 до 10 долл.), произвело
правильный размен.
Разработайте автоматическое устройство для размена
бумажных денег, которое принимало бы банкноты досто-
инством 1, 5 и 10 долл, и производило правильный размен,
выдавая две монеты по 25 центов, четыре по 10 центов,
ЗАДАЧИ И ПРОЕКТЫ 225
две — по 5 центов, а остальные банкнотами. Автомат дол-
жен также обнаруживать фальшивые банкноты и подавать
в этом случае звуковой сигнал (например, в виде сильного
звонка).
ЗАДАЧА 4. СЧЕТЧИК С АВТОМАТИЧЕСКОЙ
УСТАНОВКОЙ НА НУЛЬ ДЛЯ ПЛАТНЫХ СТОЯНОК
Потеря доходов от платных стоянок вследствие того,
что последующему автомобилю засчитывается неиспользо-
ванное время предыдущего автомобиля, покинувшего сто-
янку, настолько значительна, что представители власти
предложили разработать счетчик, который бы после осво-
бождения стоянки сбрасывал неиспользованное время.
В этом случае новый автомобиль въезжал бы на стоянку,
когда счетчик показывает нулевое время.
Разработайте приставку к стандартному счетчику про-
должительности стоянки, которая установливала бы счет-
чик на нуль, как только автомобиль покидает стоянку.
Исключительно важно, чтобы устройство срабатывало для
автомобилей любой марки и любого размера и чтобы счет-
чик не реагировал на проходящих перед ним людей.
ЗАДАЧА 5. АВТОМАТИЧЕСКИЙ
ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ПРОЦЕСС
Фирма, изготавливающая женскую летнюю обувь, раз-
работала привлекательную модель, при изготовлении кото-
рой она столкнулась с некоторыми проблемами. Одной из
особенностей этой модели является то, что к обеим сторо-
нам туфли через подъем пришивается полоска ткани с
пришитым к ней эластичным материалом. При демонстра-
ции модели эта полоска должна сжиматься (материал со-
бирается в складки) и плотно облегать ногу при носке (ма-
териал растягивается).
Обувную фирму интересует главным образом изготов-
ление полосок ткани с пришитым к ней эластичным мате-
риалом. Производственный цехимеет автоматические швей-
ные машины непрерывного действия со столом длиной
60 см. В эту машину необходимо вводить одновременно два
материала: эластичный материал и ткань. При вводе в ма-
шину эластичный материал должен быть растянут на 75%
на столе длиной 60 см, а при выходе из машины должен
возвращаться в нормальное состояние. Ткань имеет ту же
226 ПРИЛОЖЕНИЕ 1
ширину, что и эластичный материал. Она должна непре-
рывно пришиваться к эластичному материалу по всей
длине стола швейной машины.
Разработайте приставку к швейной машине, способную
автоматически подавать в машину ткань и эластичный
материал для их сшивания. Кроме того, установите устрой-
ство для нарезания полосок (в нормальном состоянии)
длиной 15 см, когда ткань с пришитым к ней эластичным
материалом выходит за пределы стола швейной машины.
ЗАДАЧА 6. РАЗРАБОТКА НОВОГО ИЗДЕЛИЯ
Допустим, что вы работаете инженером-конструктором
в одной из фирм. Придя на работу, вы просматриваете кар-
точку с названием электрического бытового прибора или
кухонного оборудования, пользующегося популярностью у
средней семьи, а в это время в ваш отдел заходит руково-
дитель фирмы и говорит, что изделие, которое вы разра-
ботали, начинает терять популярность у покупателей, так
как конкурирующая фирма выпустила более совершенное
аналогичное изделие.
Вам необходимо отложить все свои дела и сосредото-
чить усилия на обновлении конструкции этого изделия.
Ваша задача состоит в том, чтобы придумать какую-либо
хитрость или внести улучшение в конструкцию этого изде-
лия, что позволило бы поднять его популярность у поку-
пателей. Руководитель фирмы напомнил вам, что при лю-
бом усовершенствовании изделия его продажную цену
нельзя повысить более чем па 10%.
Карточка А. Электрический утюг.
Карточка Б. Прибор для поджаривания гренков (то-
стер) .
Карточка В. Миксер.
Карточка Г. Электрическая сковородка.
Карточка Д. Электрический нож для открывания кон-
сервных банок.
Карточка Е. Электрогусятница.
Карточка Ж. Электрическая ножеточка.
Карточка 3. Кухонный радиоприемник.
ЗАДАЧА 7. АВТОМАТИЧЕСКИЙ ТУРНИКЕТ
НА ПУНКТЕ СБОРА ПЛАТЫ ЗА ПРОЕЗД
, На многих дорогах США транспорт проезжает мимо
пунктов сбора платы за проезд, установленных через оди-
наковые расстояния, где вносится постоянная сумма. На
ЗАДАЧИ И ПРОЕКТЫ 227
некоторых дорогах, например на автомагистралях штатов
Массачусетс, Нью-Джерси и Пенсильвания, размер платы
зависит от того, въезжает автомобиль на магистраль или
же выезжает с нее.
В обоих случаях сбор платы за проезд — дорогостоящее
мероприятие, так как оно вызывает задержку автомобилей
и часто приводит к скоплениям транспорта. В системах
периодического сбора платы за проезд эта проблема реше-
на путем установки автоматических устройств. Для пунк-
тов, где плата производится при выезде с магистрали, еще
не разработана действующая система.
Таким образом, требуется создать систему, которая
работала бы столь же эффективно и была такой же удоб-
ной, как и автоматические системы сбора постоянной пла-
ты за проезд, но использовалась на дорогах, где плата
взимается при выезде с магистрали. Система должна устра-
нить существующие недостатки (большие затраты на сбор
платы за проезд и неудобства, испытываемые водителями).
ЗАДАЧА 8. НОВАЯ КОНСТРУКЦИЯ
ТЕЛЕГРАФНЫХ СТОЛБОВ
Природа наделила Америку многими красотами, кото-
рые вскоре могут померкнуть, если мы не начнем более
тщательно планировать строительство, обращая внимание
не только на назначение сооружений, но и на их форму.
Одним из примеров такого пренебрежительного отношения
или безразличия к форме является телеграфный столб и
мачта линии электропередачи.
На улицах любого города США можно увидеть столбы
с электрическими и телефонными проводами, протянутыми
к домам, магазинам и учреждениям. Для сравнения взгля-
ните на здания, деревья и столбы с дорожными знаками
вблизи линий передачи и вынесите суждение о их формах
и функциях. Разве вам не приходилось, сняв какую-нибудь
сцену, после проявления пленки обнаружить, что теле-
графный столб на снимке играет куда более важную роль,
чем сцена, которую вы хотели заснять?
Исследуйте обычный телеграфный столб (или мачту
электропередачи) с точки зрения формы и назначения.
Нарисуйте эскиз. Спроектируйте столб (или мачту), удов-
летворяющий требованиям технической эстетики, обращая
особое внимание на форму и назначение. Столб должен хо-
рошо вписываться в окружающий пейзаж либо гармониро-
вать с окружающими его сооружениями. Необходимо учи-
тывать также относительные затраты, способность нести
нагрузку и установку такого столба.
228 ПРИЛОЖЕНИЕ 1
ЗАДАЧА 9. СКЛАДЫВАЮЩИЙСЯ РЕФЛЕКТОР
РАДИОЛОКАТОРА
Разработайте легкий компактный складывающийся реф-
лектор радиолокатора и треножную опору, которая выдви-
гается при нажимо кнопки. Необходимо рассмотреть схему
рычажных механизмов, методы их соединения и т. д. (а не
блок питания радиолокатора). Решение должно содержать
описание возможных применений такого устройства.
ЗАДАЧА 10. РЕМОНТНАЯ ВЫШКА ШАРНИРНОГО
ТИПА
Необходимо разработать компактную складывающуюся
ремонтную вышку, способную поднимать груз весом
500 кгс на высоту до 15 м. Вышка должна размещаться в
кузове грузовика (возможно, на горизонтально устанавли-
ваемом барабане) и поднимать рабочего с необходимым
оборудованием для ремонта кабелей высокого напряжения,
проводки телефонных линий, ремонта зданий, установки
дорожных знаков, мытья окон и т. д.
ЗАДАЧА 11. КОНСТРУКЦИЯ
С ИЗМЕНЯЮЩЕЙСЯ ГЕОМЕТРИЕЙ
Требуется создать конструкцию с изменяющей геомет-
рией в форме компактных (трубчатых пли плоских) бло-
ков, размещаемых в головной части ракеты или ограничен-
ном объеме космического корабля. В определенной точке
пространства такое устройство раскрывается (под действи-
ем пружин, сжатого воздуха, центробежной силы, если оно
выпускается пз вращающегося аппарата и т. д.). Устрой-
ства с изменяющейся геометрией можно использовать в
антеннах на спутниках, возвращаемых космических ап-
паратах, космических кораблях, орбитальных станциях
и т. д.
Принципиальное конструктивное решение должно иметь
форму колец с шарнирно соединенными полукруглыми или
треугольными дугами. Комбинируя элементы, можно по-
лучить различные конструкции. Так, комбинация треуголь-
ных дуг с жесткими кольцами различного диаметра дает
конструкцию, имеющую в сложном виде коническую фор-
му; комбинация двух жестких колец одинакового диамет-
ра и круговых дуг позволяет получить шарообразную фор-
ЗАДАЧИ И ПРОЕКТЫ 229
му, имевшую максимальный объем при минимальной
площади поверхности. Разработайте одну из таких конст-
рукций и продемонстрируйте па модели ее работоспособ-
ность.
ЗАДАЧА 12. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ
НАПРЯЖЕНИЙ
Требуется создать прибор для измерения сил, дейст-
вующих в таких стационарных сооружениях, как опоры ан-
тенн, мачты высоковольтных линий и т. д., чтобы затем
можно было определить ползучесть материала или сдвиг
почвы. Метод измерения сил, действующих на кабели, поз-
воляет проанализировать и зарегистрировать интересую-
щие нас силы.
Искомое устройство должно: 1) измерять силы, дейст-
вующие на кабели в интервале до 5000 кгс (желательно,
чтобы устройство имело несколько рабочих диапазонов);
2) иметь точность до 5%; 3) обеспечивать снятие отсчетов
без изменения нагрузки, действующей на кабель; 4) быть
максимально простым, дешевым и не требовать специаль-
ной подготовки при его обслуживании.
Кроме того, оно не должно ухудшать жесткость и устой-
чивость сооружения.
ЗАДАЧА 13. ПЕРЕНОСНОЙ КОНСТРУКТОРСКИЙ
НАБОР
Число студентов, изучающих инженерное проектирова-
ние, увеличивается с каждым годом, поэтому невозможно
обеспечить их в достаточном количестве материалами для
изготовления макетов и прототипов. С другой стороны, реа-
лизация и проверка конструкции, представленной на бума-
ге, с помощью физических моделей играет важную роль в
подготовке инженеров.
Проблема лабораторных занятий может быть решена,
если будет изобретен удобный и недорогой конструктор-
ский набор, который должен быть компактным, иметь не-
большой вес и содержать инструменты, материалы и ком-
поненты, необходимые для изготовления студентами уст-
ройств, разрабатываемых в процессе обучения. Набор не
должен содержать инструкций о том или ином конструк-
торском решении, а также инструкций, ограничивающих
решение определенными рамками.
230 ПРИЛОЖЕНИЕ I
ЗАДАЧА 14. АВТОМАТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА
ТРАНЗИСТОРОВ В ОПРЕДЕЛЕННОЕ ПОЛОЖЕНИЕ
И ИХ ПРОВЕРКА
Беспорядочно расположенные транзисторы необходимо
подготовить к операции присоединения проводников к вы-
водам эмиттера, коллектора и базы. Разработайте оборудо-
вание для автоматической ориентировки транзисторов в
Фиг. П1.1. Автоматическая укладка транзисторов (размеры даны
в миллиметрах).
лотке конвейера таким образом, чтобы база оказалась пе-
ред оператором, как показано на фиг. П 1.1. В некоторой
точке этой системы необходимо проверить сопротивление
между эмиттером и базой и отбраковать все транзисторы,
сопротивление которых не находится в интервале 9,2—
9,3 кОм.
ЗАДАЧА 15. АВТОМАТИЧЕСКАЯ СБОРКА
И ПРОВЕРКА
Разработайте полностью автоматизированную систе-
му для сборки и проверки шариковых подшипников
(фиг. П 1.2). Внутреннее и наружное кольцо, а также се-
паратор подаются на участок сборки по лентам конвейера.
Шарики подшипника поступают на этот участок по спуск-
ным желобам. Для обеспечения сборки можно изменить
ЗАДАЧИ И ПРОЕКТЫ 231
Фиг. П1.2. Сборка шариковых подшипников (размеры даны в мил-
лиметрах) .
конструкцию подшипника. При решении задачи необхо-
димо:
1) показать, каким образом каждая деталь поступает на
участок сборки;
2) предусмотреть полную автоматизацию участка
сборки.
Используйте механическое, электрическое, пневмати-
ческое и гидравлическое оборудование для выполнения
операций сборки. Установите контрольную аппаратуру для
подсчета и индексирования элементов, используемых при
автоматической сборке.
ЗАДАЧА 16. АВТОМАТИЧЕСКИЙ
ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ПРОЦЕСС
Разработайте полностью автоматизированную систему,
способную осуществлять приемку корпусов гидравличе-
ских цилиндров в форме отливки (фиг. П1.3), а также:
1) выровнять поверхности А и В;
2) развернуть до полного размера отверстие диамет-
ром 76 мм;
3) просверлить восемь отверстий диаметром 25 мм на
фланце корпуса при диаметре окружности центров отвер-
стий 165 мм.
При решении задачи необходимо принимать во внима-
ние следующие факторы:
1. Способ ориентирования отливки при механической
обработке.
2. Механическое оборудование, необходимое для вы-
полнения работы.
232 ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Фиг. П1.3. Корпус гидравлического цилиндра
миллиметрах).
(размеры даны в
3. Зажимные и сборочные приспособления для уста-
новки и закрепления отливки. Необходимо предусмотреть
также контрольное оборудование для индексирования, до-
ставки отливки на автоматизированный участок и уста-
новки ее в определенном положении.
4. Доставку отливок с участка механической обработ-
ки способом, приемлемым для следующего участка (участ-
ка сборки).
ЗАДАЧА 17. САМОДВИЖУЩИЕСЯ ВОДНЫЕ.
ЛЫЖИ
Производство фиберглассовых лодок с надежными под-
весными моторами, обеспечивающими высокую скорость
(которую можно регулировать, даже находясь вне лодки),
в последние годы привело к появлению новой отрасли про-
мышленности, выпускающей оборудование для водного
спорта. С производством маломощных моторных лодок тес-
но связан выпуск такой продукции, как водные лыжи, ак-
вапланы с лыжами, буксирные тросы, спасательные пояса
и жилеты, купальные костюмы, костюмы для ныряль-
щиков, снаряжение для спортивного лова рыбы, лодки для
передвижения по мелководью и болотам.
Одним из способов «проникнуть» в эту отрасль про-
мышленности является разработка недорогого изделия, ко-
торое уже пользуется популярностью у энтузиастов водно-
го спорта и способно доставить им удовольствие. Таким из-
делием вполне могут оказаться самодвижущиеся водные
лыжи. Если удастся создать водные лыжи для движения
ЗАДАЧИ И ПРОЕКТЫ 233
оторых не требуется помощь моторной лодки, и они будут
обладать такой же маневренностью и привлекательностью,
как и существующие обычные пли слаломные лыжи, то
они станут популярными у любителей водного спорта.
Здесь для молодого конструктора открываются большие
возможности проявить свои творческие способности.
ЗАДАЧА 18. ОКНА, ЗАКРЫВАЮЩИЕСЯ
АВТОМАТИЧЕСКИ В СЛУЧАЕ ДОЖДЯ
За последние годы фирмы, изготавливающие окна для
домов, не внесли почти никаких новшеств в конструкцию
своих изделий. В этой отрасли хорошее отношение покупа-
телей определяется качеством и легкостью установки ок-
па. В числе усовершенствований можно назвать проинтку
деревянных переплетов составом, повышающим их долго-
вечность; обработку оконных рам для защиты от термитов
и гниения, введение алюминиевых створок и жалюзи, со-
вершенствование арматуры для закрывания и открывания
окон. Однако все это вряд ли можно считать действитель-
но новшествами.
Допустим, что вы работаете на небольшом предприя-
тии, изготавливающем окна и желающем увеличить сбыт
своей продукции. Однако этому препятствует конкуренция
четырех крупных фирм «Андерсон», «Морган», «Броско»
и «Ройтен». Одним из способов избавиться от конкуренции
является создание нового изделия, которое было бы совер-
шенно необычным для этой отрасли промышленности. Та-
ким изделием может быть устройство, которое либо мон-
тируется при установке окна, либо прикрепляется к стан-
дартному окну (двустворчатое окно на двух шарнирах)
и автоматически закрывает окно, когда начинается дождь.
Вам, как инженеру-конструктору этой фирмы, поручено
изучить потребность в таком устройстве и представить ру-
ководству ряд вариантов, чтобы можно было принять ре-
шение относительно возможностей сбыта такого изделия.
ЗАДАЧА 19. СПИДОМЕТР ДЛЯ НЕБОЛЬШИХ
ПАРУСНЫХ ЯХТ
Разработайте спидометр, который можно установить
на обычных небольших парусных яхтах различного типа.
Устройство не должно влиять на маневренность и скорость
движения яхты. Потребность в таком приборе велика, по-
скольку не существует судовых спидометров, способных
9—123
234 ПРИЛОЖЕНИЕ 1
точно регистрировать скорость, меньшую 15 км/ч. Прибор
окажется удобным средством «настройки» яхты на опти-
мальную скорость и сравнения скорости движения в раз-
личных условиях (при гонках, движении с попутным вет-
ром, правым или левым галсом, со спинакером1 и т. д.).
ЗАДАЧА 20. ЛОДОЧНЫЙ ПРИЧАЛ
ДЛЯ ПРЕСНОВОДНЫХ ОЗЕР
Разработайте лодку и плавучий причал для использо-
вания в пресноводных озерах северной части страны. При-
чал Должен быть относительно недорогим, легким, проч-
ным и устанавливаться одним человеком. Он должен быть
создан с учетом особенностей дна (крутые впадины, каме-
нистый или илистый грунт). Поскольку на севере страны
зимой озера замерзают (толщина льда достигает 30—
90 см), осенью причал необходимо снимать для хранения,
а весной снова устанавливать его на озере.
ЗАДАЧА 21. АНАЛОГОВОЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЕ
УСТРОЙСТВО
Допустим, что вы работаете конструктором механиче-
ских устройств в фирме, ведущей научные исследования
и разработки для ВМС США. В процессе обучения вы по-
лучили общую подготовку по кинематике машин и позна-
комились с аналоговыми вычислительными устройствами.
В пятницу 31 марта, когда вы уже думали о том, как про-
ведете два дня отдыха, вам предложили задачу, решение
которой необходимо представить руководству к 21 апреля
этого же года. Условия задачи:
«Для управления погружением, всплытием и движени-
ем атомной подводной лодки под водой и на поверхности
необходимо непрерывное отображение следующей инфор-
мации (аналогичной той, которую выдает летчику-истре-
бителю автоматический прокладчик курса):
курс (в градусах),
скорость (в узлах),
угол погружения (в градусах),
перемещение в направлении «север — юг»,
перемещение в направлении «восток — запад»,
суммарное горизонтальное перемещение,
1 Спинакер — треугольный парус из легкой парусины, устанав-
ливаемый на яхтах прп попутном ветре. — Прим, перев.
ЗАДАЧИ И ПРОЕКТЫ 235
скорость погружения,
ускорение при погружении.
Первые три величины являются входными, а осталь-
ные необходимо вычислить. Скорость погружения и уско-
рение при погружении являются вертикальными состав-
ляющими скорости и ускорения подводной лодки.
Разработайте конструкцию механического аналогового
устройства в комплекте с переходными устройствами, мас-
штабными коэффициентами и средствами непосредствен-
ного отображения выходных данных на пульте управ-
ления».
Если вы поняли, что вам все-таки придется делать
эту работу, то вы начнете размышлять следующим
образом.
При разработке аналогового вычислительного устрой-
ства прежде всего необходимо найти математические соот-
ношения между входными и выходными величинами, а за-
тем их реализовать с помощью стандартных элементов вы-
числительного устройства (вначале в виде блок-схемы, а
затем в виде схемы, изображающей элементы вычисли-
тельного устройства в символической форме). После этого
система разрабатывается в деталях, создаются переходные
устройства и устройства ввода постоянных, пульт управле-
ния и средства отображения данных.
ЗАДАЧА 22. МЕХАНИЧЕСКАЯ РУКА
ДЛЯ ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА
При строительстве небольшого реактора для лабора-
торных экспериментов, связанных с учебной программой
по ядерной технике, вашей фирме предложено создать ме-
ханический манипулятор, способный вставлять регулирую-
щие графитовые стержни в реактор.
Основные требования: разработать механический мани-
пулятор, способный вынуть стержень А из стойки, где он
хранится, и вставить его в отверстие А реактора
(фиг. П1.4, слева). Основные размеры стойки для хранения
стержней и ее положение относительно реактора приве-
дены на фиг. П1.4, справа. Все устройства управления (ме-
ханические, ручные, электрические или пневматические)
должны быть выведены на «безопасную» сторону экрана.
Дополнительные требования: разработать устройство,
выполняющее те же операции для любой другой ком-
бинации «стержень — отверстие», изображенной на
фиг. П1.4, слева.
9*
236 ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Фиг. П1.4. Схема загрузки стержней (размеры даны в миллимет-
рах).
ЗАДАЧА 23. ОТКИДНОЙ ЗАДНИЙ БОРТ
ЛЕГКОВОГО АВТОМОБИЛЯ-ФУРГОНА,
ПОМОГАЮЩИЙ ЗАГРУЖАТЬ КУЗОВ
Потребность. За последнее десятилетие автомобильная
промышленность США выпустила для широкого пользова-
ния несколько типов грузо-пассажирских автомобилей-
фургонов на шасси легкового автомобиля: автолавка,
школьный микроавтобус, пикап, фургон, оборудованный
под жилье, многоместный фургон. Популярность этих ав-
томобилей продолжает расти и применение их непрерыв-
но расширяется. Последние усовершенствования конст-
рукции автомобиля-фургона были направлены на повы-
шение удобства эксплуатации, о чем свидетельствует мо-
дель «Студебеккер» 1962 г. со скользящей панелью крыши
(можно перевозить предметы, выступающие за линию кры-
ши) ; автофургон «Бьюик» 1965 г. со стеклянными панеля-
ми, позволяющими «видеть небо», и автофургон «Форд»
1966 г. с «волшебной дверью» (открывается как дверь и
опускается как откидной борт).
ЗАДАЧИ И ПРОЕКТЫ 237
Одна из проблем, с которой сталкиваются владельцы
автофургонов, состоит в трудности погрузки предметов
(таких, как подвесные моторы, газонокосилки, струйные
снегоочистители, небольшие деревья и т. д.). Поскольку
фургон имеет стандартную подвеску легкового автомобиля,
было бы неразумно на его задней части размещать на-
грузку, равную ~ 270 кгс (вес трех взрослых человек).
Цель. Разработать систему, позволяющую использо-
вать откидной задний борт как платформу и подъемник для
поднятия относительно тяжелых грузов с земли до уровня
пола фургона. Эта система должна по возможности иметь
ручное управление и обеспечивать подъем груза весом до
70 кгс. Система должна размещаться в существующем ку-
зове, при этом стоимость автомобиля может возрасти не
более чем на 150 долл.
На фиг. П1.5 изображен задний откидной борт кузова
фургона «Форд» модели 1967 г., на фиг. П1.6 корпус это-
го автомобиля, а на фиг. П1.7 — борт кузова.
ЗАДАЧА 24. ПЕРЕВОЗКА СТАТУИ
ВЕНЕРЫ МИЛОССКОЙ
Фирма «Биг корпорейшн» в г. Медфорде, штат Масса-
чусетс, получила из Лондона от одной английской фирмы,
осуществляющей страхование морских перевозок, письмо:
«Господа!
Луврский музей в Париже изучает возможность от-
править на некоторое время статую Венеры Милосской в
Бостонский музей изящных искусств и просит застрахо-
вать скульптуру на время ее перевозки. После тщательно-
го обсуждения вопроса наш совет директоров принял ре-
шение внести предложение о транспортировке и страхова-
нии этого бесценного и хрупкого произведения искусства.
По нашему мнению, мы не можем заняться вопросами
страхования, пока полный контроль за этой операцией не
будет в наших руках.
Было решено обратиться в ряд организаций, в том чис-
ле и к вам, с просьбой изучить эту проблему и предложить
методы ее решения. Мы считаем, что ни один из сущест-
вующих методов перевозки этого произведения искусства
не является удовлетворительным. Необходима система,
способная обеспечить сохранность статуи при любом воз-
можном происшествии на море.
Основные габариты статуи приведены на прилагаемом
чертеже». (Фиг. П1.8.)
Фиг. П1.7. Сборка борта кузова (размеры даны в миллиметрах).
Фиг. П1.8, Статуя Вейеры Милосской (вес 2 т).
АННОТИРОВАННЫЙ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ
Список литературы дает читателю дополнительные све-
дения и знакомит его с различными взглядами в таких об-
ластях, как творчество, изобретательство, создание техни-
ческих новшеств и инженерное проектирование. Аннота-
ции позволяют читателю составить предварительное мне-
ние о книге.
ИНЖЕНЕРНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ
Asimov М-, Introduction to Design, Englewood Cliffs,
New Jersey, Prentice-Hall, 1962.
Определены категории типичных задач, решаемых в
процессе проектирования, и указаны аналитические мето-
ды их решения. Рассмотрены задачи принятия решений
при проектировании, распределении имеющихся ресурсов,
оценки риска в случае неудачи проекта, оптимизации де-
терминированных и стохастических процессов и прогнози-
рования поведения предварительно формализованных
систем.
Хотя каждое конструкторское задание по существу
имеет строго индивидуальный характер, по мере решения
различных задач раскрывается общая картина. Автор
изучает эту картину и излагает методику проектирования,
по которой идеи, выражающие потребности, творчески пе-
реносятся в технические задания превращения имеющих-
ся ресурсов в полезные изделия.
Buhl Н. R., Creative Engineering Design, Ames, Iowa,
The lova State University Press, 1960.
Рассмотрены методы развития скрытых способностей
человека к творчеству и принятию решений, и дано пред-
ставление о творческом процессе. Описаны приемы, помо-
гающие воспитать внимательность, изменить образ мыш-
ления, а также способы развития творческого воображе-
ния, приобретения уверенности и мастерства при работе с
АННОТИРОВАННЫЙ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 243
инструментами, применения метода проб и ошибок, интуи-
ции и метода ассоциаций.
Dixon J. R., Design Engineering: Inventiveness, Analy-
sis, and Decision-Making, New York, McGraw-Hill, 1966.
Русский перевод: Диксон Дж., Проектирование систем:
изобретательство, анализ и принятие решений, изд-во
«Мир», 1969 г.
В предисловии автор пишет, что инженерное проекти-
рование по существу не является «искусством», а скорее
представляет собой такую деятельность, которую можно
исследовать, анализировать, а ее основами можно овладеть
в процессе обучения. В книге рассмотрены такие вопросы,
как изобретательство, инженерный анализ и принятие ре-
шений.
Edel D. Н., Jr., Introduction to Creative Design, Engle-
wood Cliffs, New Jersey, Prentice-Hall, 1967.
Дано общее представление о различных методах ум-
ственной деятельности, связанной с созданием новых из-
делий. Наряду с инженерными аспектами творчества здесь
рассмотрены социальные, экономические, производствен-
ные и эстетические проблемы, описаны методы творческого
синтеза.
При обсуждении основных принципов проектирования
изложены ход процесса проектирования, этапы проекти-
рования и способы обмена информацией. При оценке
внешних факторов, влияющих на проектирование, рас-
смотрены социально-экономические аспекты, окружающая
среда и человеческие факторы. Детально описаны процес-
сы творческого мышления, методы анализа и практические
вопросы, связанные с регистрацией изобретений и выда-
чей патентов.
Gibson J. Е., Introduction to Engineering Design, New
York, Holt, Rinehart and Winston, 1968.
Цель книги — ознакомление студентов с широким кру-
гом инженерных задач. Рассматривая различные области
техники, автор рисует перспективу их развития, что позво-
лит студентам более осознанно выбрать область своей бу-
дущей деятельности.
Harrisberger L., Engineermanship: A Philosophy of
Design, California, Brooks/Cole Publishing Company, 1966.
Краткое руководство по таким вопросам, как формиро-
вание идей, стоимость, влияние моды и обмен информаци-
ей в технике. Автор подчеркивает, что настоящий инже-
нер должен быть всесторонне развитым человеком. Рас-
смотрены реальные задачи инженерного проектирования,
выходящие за традиционные рамки вычислений и анали-
за, а также вопросы, от решения которых зависит успех в
244 ПРИЛОЖЕНИЕ 2
работе (риск при создании новых изделий, способность
формировать идеи, занять ведущее положение, использо-
вать достижения конкурентов, умение создать первокласс-
ную продукцию, изучать рынки сбыта и заключать
сделки).
Johnson R. С., Optimum Design of Mechanical Elements,
New York, John Wiley, 1961.
Книга посвящена оптимальному проектированию меха-
нических элементов. Изложен метод проектирования, ко-
торый можно применять для проектирования самых разно-
образных предметов и который сводит к минимуму грубое
экспериментирование и учитывает неизбежные ограниче-
ния, с которыми сталкиваются инженеры-конструкторы.
Рассмотрены следующие вопросы: аппроксимация метода
проектирования; влияние производственных ошибок на
характеристики изделия; выбор оптимального метода ана-
лиза; механические свойства материалов; статистические
данные и техника безопасности; принципы отпимального
проектирования и их применение при расчете элементов с
осевой нагрузкой, торсионов, балок, валов с комбинирован-
ной нагрузкой и зубчатых передач.
Jones J. Ch., Thornley I). G., eds., Conference on Design
Methods, London, England, 1962, New York, Macmillan, 1963.
В избранных докладах, прочитанных на первой конфе-
ренции по методам, процессам и психологическим аспектам
инженерного проектирования (1962 г.), основное внима-
ние направлено на поиск и создание системных методов
решения проблем.
Участники конференции стремятся найти средства, с
помощью которых можно было бы обучать методам проек-
тирования. Проектирование рассматривается как процесс
творчества, успеху которого могут способствовать опыт и
академические знания.
На конференции были прочитаны следующие доклады:
«Творческие методы в изобразительном искусстве», «Твор-
ческий процесс», «Системотехника», «Системный подход
к проблемам городского и регионального планирования»,
«Метод системного проектирования», «Обмен информацией
в группе, занимающейся решением проблем», «Структур-
ный анализ с помощью цифровой вычислительной маши-
ны», «Морфологический подход к инженерному проекти-
рованию», «Психологические аспекты творчества», «Поня-
тие формы и эволюция проекта», «Системный метод
обучения в архитектуре», «Методология проектирования
приборов».
Krick Е. W., An Introduction to Engineering and Engi-
neering Design, New York, John Wiley, 1965.
АННОТИРОВАННЫЙ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 245
Описаны области деятельности, в которых инженер мо-
жет раскрыть и применить свои способности.
Приведены примеры проблем, решаемых инженером
(начиная от формулировки и кончая решением проблемы).
Рассмотрены этапы инженерной деятельности и ее связь
с наукой, а также знания, взгляды и навыки, которыми
должен обладать современный инженер.
Подробно освещены три основных вида инженерной
деятельности: моделирование, оптимизация и проектиро-
вание.
Liston J., Stenley Р. Е., Creative Product Evolvement,
West Lafayette, Indiana, Balt Publishers, 1964.
Обобщены обширные исследования наиболее эффектив-
ных методов, используемых при создании новых изделий,
и изложена процедура формирования, описания, проверки
и сообщения идей, связанных с созданием новых изделий.
Рассмотрены известные методы стимулирования творчес-
кого мышления от подготовительных этапов разработки
сложного изделия до выработки концепции и наглядного
представления идеи, а также аналитические и эксперимен-
тальные методы проверки возможности осуществления и
правильности предложений, направленных на удовлетво-
рение существующей потребности. В книге много иллю-
страций и примеров, дополняющих основной материал.
В приложении содержится несколько практических задач
по творческому синтезу, предназначенных для стимулиро-
вания и развития способности свободно формировать и опи-
сывать идеи для создания новых и совершенствования су-
ществующих изделий.
Middendorf W. Н., Engineering Design. Boston, Allyn
and Bacon, 1969.
Автор преследует следующие основные цели: 1) убе-
дить читателя в том, что умение анализировать является
необходимым условием инженерного проектирования и что
для разработки различных вариантов изделия и методов
инженерного проектирования нужен в высшей степени
творческий подход; 2) познакомить конструкторов с вопро-
сами, которые им необходимы, но обычно не рассматри-
ваются при изучении технических дисциплин; 3) позна-
комить читателя с современными методами синтеза и
оптимизации, теорией надежности, теорией принятия ре-
шений и применением вычислительной техники при проек-
тировании.
Mischke Ch. R., An Introdnction to Computer-Aided De-
sign, Englewood Clifft, New Jersey, Prentice-Hall, 1968.
Изложен общий подход к проблеме применения вычис-
лительной техники при инженерном проектировании. Ис-
246 ПРИЛОЖЕНИЕ 2
пользуется язык Фортран. Задачи решаются на IBM-360,
хотя рассмотренный метод не зависит от применяемого
машинного языка и типа ЭВМ. Основная цель книги —
дать читателю более четкое представление о характере ин-
женерных задач и обеспечить эффективное использование
ЭВМ при инженерном проектировании. Основное внима-
ние уделено задачам инженерного проектирования, а не
методам количественного анализа, поэтому книга полезна
инженерам всех специальностей.
Roe Р. Н., Soulis G. N-, Handa V. К., The Discipline of
Design (experimental edition), Boston, Allyn and Bacon,
1967.
В прошлом проектирование часто изучалось лишь в
связи с определенными классами объектов. Так, сущест-
вует проектирование машин, графическое проектирование,
проектирование систем управления, архитектурное проек-
тирование. В книге показано, что методы и процедуры, ис-
пользуемые при проектировании, можно изучать как еди-
ный предмет независимо от характера объекта проектиро-
вания. Хотя в книге использованы примеры главным
образом из техники, автор подчеркивает, что проектирова-
ние — это процесс, который может быть использован для
решения широкого круга проблем. Рассмотрен процесс
проектирования от первоначальной постановки задачи
.проектирования до ее реализации.
Spotts М. F., Design Engineering Projects, Englewood
Cliff, New Jersey, Prentice-Hall, 1968.
Рассмотрено проектирование реальных машин и уст-
ройств, выпускаемых в настоящее время промышлен-
ностью. Анализ более 100 реальных проектов позволяет
инженеру выработать умение выносить суждение и
приобрести практику в принятии решений.
Описаны качества, которыми должна обладать конст-
рукция, чтобы ее компоненты могли выполнять определен-
ные функции.
Woodson Т. Т., Introduction to Engineering Desing, New
York, McGraw-Hill, 1966.
Учебник для студентов первого курса, содержащий об-
ширные сведения по инженерному проектированию, а так-
же уникальный материал по методологии проектирования,
техническим новшествам и моделированию. Изложен но-
вый метод математического моделирования с помощью
уравнения функции критерия.
Рассмотрен набор возможных проектов, лежащих на
стыке различных дисциплин. В приложении приведен об-
ширный дополнительный материал в помощь студентам и
преподавателям.
АННОТИРОВАННЫЙ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 247
ТВОРЧЕСТВО И НОВАТОРСТВО
Alger J. R. М., Hays С. V., Creative Synthesis in Design,
Englewood Cliffs, New Jersey, Prentice-Hall, 1964.
Рассмотрены характер инженерного проектирования,
процесс проектирования и процесс творчества. Процесс
проектирования изучается посредством решения проблем
и принятия решений. Для иллюстрации методики приведе-
ны несколько хорошо подобранных примеров. Инженерное
проектирование связано с творчеством, поэтому рассмотре-
ны методы совершенствования творческих способностей,
создания обстановки располагающей к творчеству, методы
изобретательской деятельности как в индивидуальном
плане, так и при работе в составе группы. Приведен ряд
задач для проверки творческих способностей читателя. Да-
но упрощенное описание метода ПЕРТ как метода плани-
рования и руководства проектом.
De Simone D. V., ed. and introduction, Education for
Innovation, New York, Pergamon Press, 1968.
Книга содержит материалы конференции (1966 г.) по
вопросам творчества и новаторства в инженерном обра-
зовании.
Развиваются новые взгляды на процессы изобретатель-
ства и творчества и анализируются с точки зрения их зна-
чения для образования. Подчеркивается, что инженерное
образование должно побуждать студентов к овладению ос-
новами наук, раскрытию связей между вещами и самооб-
разованию. Творческое инженерное образование должно
развивать у студентов воображение. Студенты должны по-
верить в то, что время от времени они способны добивать-
ся невозможного.
Chiselin В., ed-, The Creative Process, New York, Mentor
Books, The New American Library of World Literature, 1960.
В трудах симпозиума нашел отражение опыт творче-
ской работы 38 выдающихся деятелей искусства, литерату-
ры и науки из разных стран: выбор ими конкретных форм
выражения, приобретение знаний и овладение методами,
необходимыми для их работы. Рассмотрены трудности, с
которыми сталкивались художники и ученые при раскры-
тии своих способностей, а также показано, какую роль иг-
рает вдохновение, руководство и терпение в творческой
деятельности. Проведен увлекательный анализ того, как
рождаются и развиваются новые идеи.
Gordon W. J. -L, Synectics, New York, Collier Books, 1961.
Результат экспериментальной работы по тренировке
творческих способностей, проводившейся в течение 15 лет.
Дано не только определение психологических процессов,
248 ПРИЛОЖЕНИЕ 2
связанных с творчеством, но и изложены методы, позво-
ляющие стимулировать творческие возможности отдель-
ных лиц и групп и направлять их на решение конкретных
задач.
Теория синектики, ио которой творческие способности
людей можно существенно развить, если понять психологи-
ческие процессы, лежащие в основе творчества, подтверж-
дается примерами десятков фактических сеансов по реше-
нию проблем в составе группы.
Hutchinson Е. D., How Think Creatively, New York,
Abingdon Press, 1949.
Процесс творческого мышления рассмотрен на опыте
современных мыслителей.
Материалы, иллюстрирующие творческие методы, отра-
жают деятельность почти 250 наиболее выдающихся мыс-
лителей Англии и Америки — представителей различных
профессий, достижения которых, бесспорно, можно на-
звать творческими. Даны характеристики этих людей, их
образ мышления и манера самовыражения. Сделаны по-
пытки высказать предположение о функции и схеме про-
цесса творчества.
Koestler A., The Act of Creation, New York, The Mac-
millan Company, 1964.
В первой части книги рассмотрены теории творческой
деятельности, процесс сознательного и подсознательного
мышления, лежащие в основе научных открытий, вопросы
артистической оригинальности и вдохновения. Автор стре-
мится показать, что любая творческая деятельность проте-
кает в основном по единой схеме, и делает попытку описать
эту схему.
Цель второй части книги — показать, что некоторые
принципы справедливы для всей иерархии органической
жизни (от оплодотворенного яйца до плодотворной умст-
венной деятельности творческой личности) и на всех уров-
нях можно обнаружить явления, аналогичные творческой
оригинальности.
Osborn A. F., Applied Imagination, New York, Charles
Scribner’s Sons, 1963.
В книге собрано фактически все, что известно о прин-
ципах и методах творческого мышления. Подробно описа-
ны практические методы, обеспечивающие более продук-
тивное использование творческого воображения. Основная
цель книги — научить читателя понимать и применять
свои природные творческие способности во всех областях
личной и общественной жизни.
Samson R. W., The Mind Builder, New York, E. P. Dut-
ton and Co., 1965.
АННОТИРОВАННЫЙ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 249
Книга предназначена для ученых, инженеров, худож-
ников, руководителей предприятий, желающих усовершен-
ствовать свои творческие способности. Рассмотрены функ-
ция языка и различные фазы аналитической мысли:
1) построение образа (употребление слов для описания на-
блюдаемых явлений); 2) определение признаков (отделение
качеств от самих предметов); 3) классификация (сортиров-
ка явлений по классам, типам или семействам); 4) струк-
турный анализ (разбиение явлений на составные элемен-
ты); 5) анализ операций (последовательное расположение
событий в порядке их появления); 6) аналогия (определе-
ние сходства явлений).
Taylor С. W., Williams F- Е., eds., Instructional Media
and Creativity, Proceedings of the Sixth Utah Creativity Re-
search Conference, New York, John Wiley, 1966.
Рассмотрены проблемы совершенствования и разви-
тия творческих способностей учащихся начальных и сред-
них школ с помощью учебных пособий. В докладах, пред-
ставленных на конференцию, нашли отражение такие во-
просы, как проблемы обучения творчеству, использование
учебных пособий, кинофильмов и телевидения для разви-
тия творчества, виды творческого воображения (развитое
и заторможенное).
Von Fange Е., Professional Creativity, Englewoods
Cliffs, New Jersey, Prentice-Hall, 1959.
Показано, что такое творчество и как правильное соче-
тание склонностей, ресурсов и планирования может спо-
собствовать творчеству.
Цель первой части книги убедить читателя в том, что
он обладает способностями к творчеству и может более
полно их использовать. Во второй части детально рассмот-
рено планирование творческой работы, гарантирующее по-
становку правильных целей и эффективность творческой
работы.
МЕТОДЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
Bartee Е. М., Engineering Experimental Design Funda-
mentals, Englewood Cliffs, New Jersey, Prentice-Hall, 1968.
Цель книги — дать основные сведения, необходимые
для эффективного планирования и анализа инженерных
экспериментов. В методах построения инженерных моде-
лей особое внимание уделяется построению эксперимен-
тальной модели (как структурной, так и функциональной)
и построению аналитической модели. Изложена методика
планирования эксперимента, которая включает формулп-
250 ПРИЛОЖЕНИЕ 2
ровку задачи эксперимента, анализ эксперимента, построе-
ние модели эксперимента, построение аналитической моде-
ли, проведение эксперимента и получение решения на ос-
нове модели.
Crede Ch. Е., Shock and Vibration Concepts in Enginee-
ring Design, Englewood Cliffs, New Jersey, Prentice-Hall,
1965.
Справочное пособие для студентов и инженеров, зани-
мающихся инженерным проектированием. Рассмотрено
построение математических моделей, т. е. преобразование
реальной системы в идеализированную систему, используе-
мую непосредственно при составлении рабочих уравнений.
Дано решение уравнений и, в частности, представление
результатов в форме, удобной для проектирования. Опи-
саны методы ограничения источников ударной нагрузки
и вибраций и методы ослабления воздействия или реак-
ции на воздействие.
Greenwood D. С., Manual of Electromechanical Devices,
New York, McGraw-Hill, 1965.
В книге проанализировано более 100 электромеханиче-
ских устройств различного типа. Цель книги — удовлетво-
рить запросы инженеров-конструкторов, работающих на
стыке двух основных отраслей промышленности — маши-
ностроения и электротехники, собрав основную информа-
цию о проектировании электромеханических устройств в
одном пособии. Даны рекомендации по применению раз-
личных сплавов. Приведены нормативы для определения
рентабельности компонентов, способы оценки срока служ-
бы механических деталей и дано техническое описание
переключателей, состоящее из 14 пунктов. Довольно де-
тально рассмотрены некоторые конкретные устройства, на-
пример, соленоиды, реле, маломощные электродвигатели
(мощностью менее 1 л. с.) и электродвигатели для инстру-
ментов, электромеханические устройства систем передачи
энергии, переключатели и вспомогательные устройства уп-
равления.
Greenwood D., ed., Engineering Data for Product Design,
New York, McGraw-Hill, 1961.
В книге представлены избранные статьи из журнала
Product Engineering, подобранные опытным инженером-
конструктором таким образом, чтобы книгой можно было
пользоваться как справочником. Рассмотрены металлы и
сплавы, неметаллические материалы и покрытия, инженер-
ный расчет балок, подшипников, валов и пружин, крутя-
щие моменты, моменты инерции и вибрации, а также ме-
ханическое управление. Приведено большое число таблиц,
схем и монограмм, обеспечивающих выбор почти всех ши-
АННОТИРОВАННЫЙ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 251
роко применяемых механических компонентов. Освещен
ряд новых вопросов: диэлектрический нагрев; фирменные
таблички; спиральные контактные пружины; радиацион-
ные характеристики металлов; высокотемпературные ма-
териалы для пружин; эпоксидная смола, вулканизирован-
ная полиамидом, и применение радиоизотопов.
Greenwood D. С., ed., Mechanical Details for Product De-
sign, New York, McGraw-Hill, 1964.
Книга предназначена для инженеров-конструкторов.
Опа позволяет непосредственно на рабочем месте быстро
получить полезные идеи и решения сложных конструктор-
ских задач. Книга насыщена методами решения задач, с
которыми инженеры-конструкторы сталкиваются в повсе-
дневной работе (эти методы взяты из последних выпусков
журнала Product Engineering). В ней представлены такие
разделы, как вспомогательные приспособления, основы ин-
женерного проектирования, руководство проектом и обес-
печение материалами, крепление и соединение, гидравлика
м пневматика, механические перемещения и рычажные ме-
ханизмы, механические приводы, пружины, сварка и
пайка.
Greenwood D. С., ed., Product Engineering Design Ma-
nual, New York, McGraw-Hill, 1959.
Книга содержит статьи из журнала Product Enginee-
ring. Она дает возможность легко найти ответы более чем
на 100 вопросов, связанных с инженерным проектирова-
нием; от информации по клеящим веществам до примене-
ний ультразвука. Материал дополняется иллюстрациями,
формулами, таблицами и схемами. Все это помогает чита-
телю получить представление о возможном варианте кон-
струкции или решения сложной задачи. Приведены
подробные сведения по следующим вопросам: вспомогатель-
ные приспособления, сборка, муфты сцепления, соедини-
тельные муфты, подшипники и опоры, контрольно-измери-
тельные приборы, приводы, электрические, электронные и
магнитные компоненты, механические перемещения и ры-
чажные механизмы, допуски и посадки, чертежные прибо-
ры, вращающиеся уплотнения, пружины, сварка и пайка.
Hix С. F., Jr., Alley R. Р., Physical Laws and Effects,
New York, John Wiley, 1958.
Имея в виду, что новые изделия, изобретения и целые
новые отрасли промышленности часто возникают из идеи,
рожденной неизвестным либо не использовавшимся ранее
законом или явлением, авторы скрупулезно исследовали
не только современную литературу, но и почти забытые
старые научные книги и журналы. Их усилия привели к
созданию первого удобного концентрированного источника
252 ПРИЛОЖЕНИЕ 2
информации по данному вопросу, представляющего круп-
ный шаг в направлении практического применения изве-
стных и неизвестных законов и явлений при решении ин-
женерных задач.
Книга содержит три системы перекрестных ссылок, ин-
дексация которых позволяет быстро найти необходимую
информацию. Эта система охватывает описание законов и
явлений, перекрестные ссылки по различным областям
науки, перекрестные ссылки по физическим величинам.
Lipson Ch., Wear Considerations in Design, Englewood
Cliffs, New Jersey, Prentice-Hall, 1967.
Освещается современное состояние вопроса учета из-
носа при проектировании. Рассматриваются различные ви-
ды износа: адгезионный и абразивный износы, образование
изъязвлений и выкрашивание, образование раковин, элект-
рохимическая коррозия, коррозия вследствие трения, кор-
розия вследствие напряжения. Приведены эксперимен-
тальные данные. В книге освещены также трение, смазка,
поверхностные явления при высоких температурах, защи-
та поверхностей от износа и коррозии с помощью нанесе-
ния гальванического покрытия, анодирования, металлиза-
ции распылением, электромеханической полировки, по-
верхностной закалки, цементации, индукционной закалки,
азотирования, цианирования, нитроцементации и пламен-
ной закалки.
Ray W. S., An Introduction to Experimental Design, New
York, The Macmillan Company, 1960.
В начале книги изложены простейшие идеи и принци-
пы планирования и анализа экспериментов. Рассмотрены
основные результаты. Заканчивается книга более слож-
ными вопросами.
Автор подробно описывает стандартные планы, которые
часто применяются на практике. Остальные планы не рас-
сматриваются, либо им уделяется небольшое внимание.
Robenstein А. В., Rathbone R. R., Schneerer W. F., En-
gineering Communications, Englewood Cliffs, New Jersey,
Prentice-Hall, 1964.
Дан единый подход к информационным процессам в
технике. Подробно освещены основные положения теории
информации, рассматриваемые как составная часть совре-
менной теории инженерного проектирования.
В первой части книги рассмотрены передача информа-
ции, роль информации в инженерном проектировании, ма-
тематическая теория связи и системы связи. Во второй час-
ти даны рекомендации по подготовке устных и письменных
сообщений, выполнению графических работ при инженер-
ном проектировании, рисованию эскизов, изготовлению
АННОТИРОВАННЫЙ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 253
схем и графиков, подготовке математических материалов
и представлению результатов.
Ruskin А. М., Materials Considerations in Design Engle-
wood Cliffs, New Jersey, Prentice-Hall, 1967.
Рассмотрены вопросы выбора материалов при решении
инженерных задач. Однофазные материалы изучаются с
точки зрения реакции любых материалов на воздействие
энергии и силы. Характерная особенность книги — единый
подход проблеме, состоящий в том, что в отличие от энер-
гии, которая может быть тепловой, механической, электри-
ческой, магнитной или химической, реакция материалов
является менее разнообразной, и аналогично число спосо-
бов, которыми материалы подвергаются или сопротивляют-
ся воздействию сил, также ограничено.
Многофазные материалы описаны путем сравнения и
сопоставления их характеристик с характеристиками од-
нофазных материалов. Производственные возможности и
инженерные решения зависят от материалов, применяемых
в процессе проектирования. Книга имеет следующие главы:
«Идеальные кристаллы», «Дефекты однофазных материа-
лов», «Свойства однофазных материалов», «Получение
многофазных структур», «Сравнение свойств многофаз-
ных материалов со свойствами однофазных материалов»,
«Выбор подходящих материалов — головоломка для конст-
руктора».
Ruskin А. М., Selection of Materials and Design, Selec-
ted Papers, New York, American Elsevier Publishing Com-
pany, 1968.
Сборник статей, написанных на основе лекций, прочи-
танных в 1966 г. студентам металлургического института
и студентам инженерно-механического института в Ист-
борне (Великобритания).
В нем освещены принципы инженерного проектирова-
ния (на конкретных примерах показаны этапы исследова-
ния и принятия решений при проектировании, включая
выбор материалов), рассмотрены задачи, стоящие перед
разработчиками материалов, исследовано влияние свойств
выбираемых материалов на технологию изготовления про-
дукции. Анализируются затруднения, с которыми сталки-
ваются инженеры при изготовлении и техническом контро-
ле продукции, а также проблемы, возникающие при из-
лишней детализации технического задания.
В конце дан обзор тенденций в области разработок ма-
териалов, способных лучше удовлетворить потребности
техники, и более эффективного применения существую-
щих материалов.
254 ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Starr М. К., Product Design and Decision Theory, Engle-
wood Cliffs, New Jersey, Prentice-Hall, 1963.
Изложены основы теории принятия решений и даны
применения этой теории для улучшения решений, прини-
маемых в инженерном проектировании. Рассмотрены раз-
личные задачи проектирования с применением математиче-
ских и логических методов. Приведена обширная библио-
графия.
УЧЕТ ЧЕЛОВЕЧЕСКИХ ФАКТОРОВ
ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ
Damon A., Stoudt Н. W., McFarland R. A., The Human
Body in Equipment Design, Cambridge, Massachusetts, Har-
vard University Press, 1966.
На обширном биологическом материале приведены под-
робные антропометрические данные и сведения из биоме-
ханики. После перечисления четко сформулированных
принципов рассмотрено проектирование оборудования, ис-
пользуемого человеком. Оба вида информации — антропо-
метрические данные и сведения из биомеханики о дально-
сти, силе и скорости движений тела человека и его
способности выдерживать воздействие различных сил —
необходимы для оценки существующих конструкций и раз-
работки новых с учетом физических характеристик поль-
зователей.
Dreyfuss Н., The Measure of Man. New York. Whitney
Library of Design, 1960.
Материал книги представлен на 16 диаграммах, кото-
рые содержат антропометрические данные для мужчин,
женщин и детей, данные о размерах ног и основных сред-
ствах ножного управления, данные о силе человека и спо-
собности преодолевать подъем, а также такие материалы,
как облегаемость одежды, вход и выход из специальных
помещений, органы управления и отображение информа-
ции. Диаграммы дополняются перечнями данных для кон-
структоров по органам ручного управления, педалям, ин-
дикаторам, звуковым и тактильным сигналам, учету антро-
пометрических данных при проектировании, безопас-
ности, освещению, окружающей среде и техническому об-
служиванию.
Gagne R. М., ed., Psychological Principles in System
Development, New York, Holt, Rinehart and Winston, 1965.
R книге сделана попытка изложить теорию системы
«человек — машина» путем объединения инженерной пси-
хологии, с одной стороны, и психологии рабочего коллекти-
АННОТИРОВАННЫЙ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 255
ва — с другой. Главы написаны специалистами по организа-
ции научных исследований, системотехнике и психологии.
McCormick Е. J., Human Factors Engineering, New
York, McGraw-Hill, 1964.
В книге рассмотрены некоторые проблемы и процессы,
связанные с достижением простых и четких целей: «раз-
работать вещи, которыми было бы удобно пользоваться, и
создать благоприятные условия для жизни и работы чело-
века». Материал, составляющий основу книги, почерпнут
из различных научных дисциплин, включая физическую
антропологию, физиологию, климатологию и психологию.
Значительная часть материала связана с результатами на-
учных исследований и решения некоторых практических
проблем, касающихся проектирования систем «человек —
машина» и проблем окружающей среды.
Martin W. Е., «Children’s Body Measurements for Plan-
ning and Equipping Schools», Special Publication № 4,
U. S. Dept, of H. E. W., U. S. Government Printing Office,
Washington, 1955.
Содержатся результаты исследования, которое проводи-
лось для получения надежных текущих антропометриче-
ских данных для детей в характерных рабочих положени-
ях, принимаемых ими в процессе обучения в школах.
Morgan С. Т., Chapanis A., Cook J. S., Lund М. W., eds.,
Human Engineering Guide to Equipment Design, Sponsored
by Joint Army-Navy-Air Force Steering Committee, New
York, McGraw-Hill, 1963.
Русский перевод: Инженерная психология в примене-
нии к проектированию оборудования, под ред. К. Т. Морга-
на, А. Чапаниса, Д. С. Кука, М. У. Ланда, «Машинострое-
ние», 1971.
Книга содержит сведения по инженерной психологии;
при решении задач проектирования конструктор может
пользоваться ею как справочником. Основное внимание
уделяется рекомендуемым принципам и приемам проекти-
рования, связанным с решением общих задач, а не пере-
числению результатов научных исследований. В книге рас-
смотрены следующие вопросы: системы «человек — маши-
на», визуальное представление информации, звуковая
информация, речевое общение, динамика системы «чело-
век — машина», проектирование органов управления, схе-
ма рабочего места, размещение групп людей и машин,
проектирование, обеспечивающее простое техническое об-
служивание, влияние окружающей среды на работоспособ-
ность человека.
Murrel К. F. Н., Human Performace in Industry, New
York, Reinhold, 1965.
256 ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Книга освещает последние достижения в области инже-
нерной психологии и содержит много новых идей, позволя-
ющих поднять производительность труда и одновременно
улучшить настроение работника. Большое внимание уде-
ляется изучению соотношения между человеком и обста-
новкой, в которой он работает. Сделана попытка ответить
на следующие вопросы: какие конкретные рабочие опера-
ции лучше всего может выполнить человек, а какие лучше
поручить машине? каким должно быть научно обоснован-
ное соотношение между функциями человека и оборудова-
ния для получения оптимальных результатов? при каких
условиях работники имеют наиболее высокую производи-
тельность труда? Подробно рассмотрены все четыре основ-
ных аспекта инженерной психологии: 1) возможности и
пределы возможностей организма человека; 2) факторы,
которые необходимо учитывать при проектировании или
изменении конструкции оборудования любого типа: от си-
дений и станков до органов управления и индикаторов при-
боров; 3) такие факторы окружающей среды, как освеще-
ние, температура, шум и вибрация; 4) исключительно
важные факторы организационного порядка, помогающие
определить, какие изменения необходимы.
White W. J., Schneyer S., Pocket Data for Human Factor
Engineering. Buffalo, New York, Cornell Aeronautical Labo-
ratory of Cornell University, 1964.
Карманный справочник содержит основные данные по
инженерной психологии и рекомендации по обеспечению
максимальной эффективности систем «человек — машина»
по разделам: «Антропометрические данные оператора и
рабочее пространство», «Визуальные средства отображе-
ния информации», «Органы управления», «Конструкция
приборной панели», «Учет влияния окружающей среды».
Woodson W. Е., Conover D. W., Human Engineering
Guide for Equipment Designers, 2nd, ed., Berkeley Califor
nia, Universiy of California Press, 1964.
Русский перевод: Вудсон У., Коновер Д., Справочник
по инженерной психологии для инженеров и художников-
конструкторов, изд-во «Мир», 1968.
Цель первого издания книги — убедить инженеров в
необходимости при проектировании учитывать человече-
ские факторы, а не принимать их во внимание лишь в кон-
це работы. Чтобы конструкция была удобной, она должна
создаваться с учетом физических и психофизиологических
возможностей человека. Необходимая информация пред-
ставлена в простой и наглядной форме. Издание оказалось
удачным, оно выдержало несколько тиражей, было пере-
ведено на многие языки стран Европы и Азии.
АННОТИРОВАННЫЙ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 257
Во втором издании книга существенно дополнена: рас-
смотрен более широкий круг вопросов, использован более
богатый материал — результаты исследований и экспери-
ментов, проводившихся исследователями многих стран в
течение 20 лет в таких областях, как организация произ-
водства, проектирование технических устройств, системо-
техника и инженерная психология.
ОБЩИЕ ВОПРОСЫ
Clark А. С., Profiles of the Future. New York, Bantam
Science and Mathematics, Bantam, Books, 1967.
Русский перевод: Кларк А., Черты будущего, изд-во
«Мир», 1966.
В книге не делается попытки описать будущее, а лишь
определяются его черты. Рассматривая будущее как неко-
торую область, автор пытается исследовать ее границы и
дать некоторое представление о ее протяженности.
За немногими исключениями (гл. 8), автор ограничи-
вается лишь одним аспектом будущего — развитием тех-
ники — и не рассматривает обгцество, использующее эту
технику.
Klemm F., A History of Western Technology, Cambridge,
Massachusetts, The M. I. T- Press, 1964.
История техники дана в форме документальных свиде-
тельств инженеров, летописцев, естествоиспытателей, поэ-
тов, экономистов и государственных деятелей — современ-
ников описывамых ими событий. Авторы показывают, как
исторические события изменяли направление развития
техники и как в свою очередь технический прогресс оказы-
вал влияние на науку и культуру соответствующей эпохи.
Рассматриваются документы от времен Рима и Древней
Греции до эпохи промышленной революции и далее до на-
ших дней.
Основное внимание уделено общим проблемам, а не кон-
кретным вопросам развития техники, поэтому опущены
многие исторические детали. Сделана попытка путем ши-
рокого привлечения исторических документов показать
силы, определяющие развитие техники в том или ином
направлении.
Mason О. Т., The Origins of Inventions: A Study of Indus-
try Among Primitive Peoples, Cambridge, Massachusetts, The
M. 1. T. Press, 1966.
«Орудия первобытных людей представляют собой фор-
мы, на основе которых появились все последующие изоб-
ретения. Палочки для добычи огня первобытных людей —
258 ПРИЛОЖЕНИЕ 2
это первая форма зажигания путем трения. Трибулум —
это современная молотилка с каменными зубьями. Каяк
имеет очертания самых быстроходных лодок. Швейная
машина не делает каких-либо новых петель. Оружие по-
прежнему режет, калечит, рубит, колет, а художественной
литературе предшествовали прекрасные максимы и афо-
ризмы. Вся земля заполнена памятниками безымянным
изобретателям, а история развития способностей к изоб-
ретательству и есть история человечества».
В этом классическом исследовании, впервые опублико-
ванном в 1895 г., прослеживается происхождение некото-
рых современных отраслей промышленности и показыва-
ется, как гений человека, используя ресурсы и силы
природы, овладел искусством изобретательства. Термин
«изобретение» употребляется в его основном смысле:
выполнение того или иного действия с помощью нового
или усовершенствованного средства или метода.
МЕТОДЫ АДМИНИСТРАТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ
Banning D., Techniques for Marketing New Products,
New York, McGraw-Hill, 1957.
Книга посвящена роли малых предприятий в создании
новых изделий, имеющих большое значение для экономики
страны. В ней освещены основные вопросы, связанные с
организацией сбыта, рекламы и производства новых изде-
лий на малых предприятиях (отбор и оценка товаров,
выбор каналов распределения, психология покупателя, ор-
ганизация машинописных работ, переписка, издание рек-
ламных материалов, выбор средств рекламы, администра-
тивные, юридические и финансовые вопросы деятельности
малых предприятий).
O’Brien J. J., СРМ in Construction Management (Sche-
duling by the Critical Path Method), New York, McGraw-
Hill, 1965.
В книге объясняется применение метода критического
пути, который был разработан для применения вычисли-
тельной техники при планировании строительства. Чита-
тель получает не только представление о методе критиче-
ского пути, но и способ применения этого метода. Кроме
того, описана работа электронной вычислительной маши-
ны и показана роль вычислительной техники при приме-
нении метода критического пути. Рассматривается также
метод ПЕРТ. На конкретных примерах показаны случаи
наиболее эффективного применения метода критического,
пути.
АННОТИРОВАННЫЙ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 259
Value Engineering in Manufacturing, American Society
of Tool and Manufacturing Engineers, Englewood Cliffs, New
Jersey, Prentice-Hall, 1967.
Основная идея книги состоит в том, что инженерная
программа снижения стоимости продукции представляет
собой комплекс мероприятий по анализу затрат, неотъем-
лемой частью которого является организация производст-
ва — от изготовления чертежей до отгрузки готовой про-
дукции. Книга содержит подробное изложение теории,
принципов, практики применения и руководства програм-
мой снижения стоимости продукции.
Рассмотрены следующие вопросы: понятие и анализ
функции изделия, принципы инженерной программы сни-
жения стоимости изделия, теория ценности и теория при-
нятия решения, планирование работы по программе сни-
жения стоимости, роль руководства в обеспечении сниже-
ния стоимости.
ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ
Анализ 54, 60, 67
— возможностей производства
и сбыта 21
— критического пути 171
Ассоциация 34
Интенсивность отказов 80
Испытания 24
— на растяжение 86
Источники идей внешние 19
--- внутренние 19
Барьер памяти 47
Веха 161
Вживание в роль 37
Выбор материала 110
Выработка концепции 59, 65
Карта морфологическая 73
Кодирование цветовое 137
Контроль сроков исполнения
26
Кривая надежности 80
Локализация оценки 162
Гилбрета переменные 115
Граница рентабельности 189
График Ганта 157
— рентабельности 190
Данные антропометрические
117, 119
Движение материалов 25
Деформация критическая 87
Диаграмма идей 39
Зависимость (в системе ПЕРТ)
161
Задача линейного программи-
рования 195—201
Закон надежности 80
Зона допустимых условий 128
Макет 69
Матрица идей 40, 41
— решений 65, 111
Метод критического пути 156,
158
— мозгового штурма 41, 42
— научный 56
— ПЕРТ 156, 158
— проектирования 57
Механизм припоминания 49
Модель 69
— математическая 69
— полная 69
— физическая 69
— частичная 69
— человеческого тела 139
Модуль упругости 86
Морфологический подход 71
Изготовление изделия 25, 70
Индикация визуальная 119
Инженерная психология 119
Наглядное представление за-
данной функции 38
Надежность 77
261
Назначение цены изделия 189
Нанесение покрытий 104, 105
Наработка на отказ 81
— средняя 81
Научные исследования 59, 62
Обработка чистовая 104, 105
Окружающая среда 117, 118,
123
Операции параллельные 163
Операция 159, 162
— висячая 161
— ожидания 163
— реальная 162
— фиктивная 162
Описание операции 163
Определение потребности 58,
61
— цели 59, 61
Оптимизация 75
Организация массового произ-
водства 22
Органы управления 117, 118,
121, 124, 125
Отбор идей 27
Ответственный исполнитель
163
Отчет о конструкции 212
Оценка спроса 192
Оценка продолжительности
— — наиболее вероятная 163,
164
---оптимистическая 163, 164
---пессимистическая 163,
164
Пересмотр конструкции 206
---предварительный 207
— технического задания 207
Пластичность 87
Подсеть 166
Поиск компромиссных реше-
ний 77
— новых идей 20
Предел прочности 86
— текучести 86
— упругости 86
Препятствия творчеству 49
Проверка состояния рынка 21
Программа снижения стоимос-
ти изделия 184—201
Программирование линейное
195
Продолжительность операции
163
— — средняя 163
Проектирование инженерное
24, 54
Прототип 69
Процесс проектирования 58
— творческий 45
Прочность на срез 89
Путь критический 164, 172
— полукритический 164
— с избыточным резервом 165
—- упорядоченный по резерву
165
Разработка изделия 21, 24
— технологического процесса
24
Распределение продукции 70
Расчет критического пути 169
Резерв времени вторичный 165
---отрицательный 165, 172
— — положительный 165, 172
Резервирование 81
Робот 148
Свойства
— листового металла 90, 97,98
— материалов 100—102
— пластмасс 89
Сеть 165
— общая 165
— полная 165
— схематическая 166
Сигналы звуковые 117, 119
Синектика 43, 14
Синтез 54
Система кодирования металли-
ческих сплавов 86
— «человек — машина» 116
Событие 159, 166
— висячее 167
— конечное 166
— начальное .166
— последующее 167
— предшествующее 167
— соединительное 167
— узловое 167, 169
Создание опытного образца 23
Сопротивление удару 88
Средства отображения инфор-
мации 126, 127
Срок 168
— директивный 168
— наиболее поздний допусти-
мый 168
• — наиболее ранний возмож-
ный 168
Степень детализации сети
ПЕРТ 168
262
Сужение площади поперечно- го сечения образца 86, 87 Формирование идей 33, 59, 65 Формулировка задания 59, 62
Твердость на вдавливание 88 Цикл жизни изделия 18
Удлинение относительное 86, 87 Узел последующий 169 — предшествующий 169 Управление предприятием 25 — творческим воображением 33 Усталость металла 88 Учет человеческих факторов 123 Человеческие факторы 117, 123 Эксперимент 60, 68 Экспоненциальный закон на- дежности 80 Язык символический 136
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие редактора русского издания 5—11
Предисловие автора 13—14
Введение 15—16
1. Новые изделия и положение фирмы 17—31
2. Творческий процесс 32—53
3. Процесс проектирования 54—84
4. Рекомендации по выбору материалов 85—112
5. Человеческие факторы и инженерное проекти-
рование 113—155
6. Метод критического пути. ЛАетод ПЕРТ 156—183
7. Инженерная программа снижения стоимости
и здел и я 184—203
8. ЛЛетоды анализа и усовершенствования
конструкции 204—222
Приложение 1. Задачи и проекты 223—241
Приложение 2. Аннотированный список
литературы 242—259
УВАЖАЕМЫЙ ЧИТАТЕЛЬ!
Ваши замечания о содержания книги,
ее оформлении, качестве перевода и дру-
гие просим присылать по адресу: 129820,
Москва, И-110, ГСП, 1-й Рижский пер., д. 2,
издательство «Мир».
НАУКА И ИСКУССТВО ПРОЕКТИРОВАНИЯ
Редактор И. Андреева
Художник С. И. Мухин
Художественный редактор . Ю. Урманчеев
Технический редактон Е. Потапенкова
Корректор Л. Л. Панова
Сдано в набор 1/II 1973 г.
Подписано к печ. 18/VII 1973 г.
Бум. тип. Ай 1. 60Х 9О’/и.=8,25 бум. л.
Печ. л. 16,5. Уч.-изд. л. 14,81.
Изд. К, 20/6828. Цена 1 р. 43 к. Зак. 123.
ИЗДАТЕЛЬСТВО «МИР»
Москва, 1-й Рижский пер., 2
Ярославский полиграфкомбинат «Союзполи-
графпрома» при Государственном комитете Со-
вета Министров СССР по делам издательств,
полиграфии и книжной торговли. Ярославль,
ул. Свободы, 97.