автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.13, диссертация на тему:Методология и модели подобия функционирования технических систем в легкой промышленности

На правах рукописи

ПЕРШИН ВИКТОР АЛЕКСЕЕВИЧ

МЕТОДОЛОГИЯ И МОДЕЛИ ПОДОБИЯ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ В ЛЕГКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Специальность: 05.02.13 -Машины, агрегаты и процессы (легкая промышленность)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

МОСКВА - 2005

ПЕРШИН ВИКТОР АЛЕКСЕЕВИЧ

МЕТОДОЛОГИЯ И МОДЕЛИ ПОДОБИЯ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ В ЛЕГКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Специальность: 05.02.13 - Машины, агрегаты и процессы (легкая промышленность)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

МОСКВА-2005

Работа выполнена в Московском государственном университете сервиса на кафедре «Оборудование предприятий сервиса»

Научный консультант доктор технических наук, профессор

Дровников Александр Николаевич

Официальные оппоненты доктор технических наук, профессор

Черепенько Анатолий Павлович

доктор технических наук, профессор Шустов Юрий Степанович

доктор технических наук, профессор Адигамов Касьян Абдурахманович

Ведущая организация Научно-исследовательский институт

легкого машиностроения «Орел-ГТУ»

Защита состоится 20 мая 2005 г в /б часов на заседании диссертационного совета Д 212 150 06 при Московском государственном университете сервиса по адресу 141220, Московская обл Пушкинский район, пос Черкизово, ул Главная, 99

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного университета сервиса

Автореферат разослан « ! / » апреля 2005 г

Ученый секретарь —^

диссертационного совета Д 212 \5$У06 )

канд техн наук, доцент / / .Буткевич М.Н.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы

Одной из современных научно-технических проблем является проблема системной поддержки жизненного цикла объектов техники и технологий (CALS - Continuous Acquisition and Lifecycle Support). Дословно аббревиатура CALS означает «непрерывность поставок продукции и поддержки ее жизненного цикла». Первая часть определения CALS «подразумевает оптимизацию процессов взаимодействия заказчика и поставщика в ходе разработки, проектирования и производства продукции». Вторая часть определения заключается в «оптимизации процессов обслуживания, ремонта, снабжения запасными частями и модернизации», в том числе путем разработки и внедрения интерактивных электронных технических руководств (ИЭТР).

В большинстве ведущих стран мира имеются специализированные организации, центры по исследованию и решению задач по этой проблеме (в России таким центром является АНО НИЦ CALS-технологий «Прикладная логистика»).

Отмеченная проблема прямо или косвенно отражена в ряде правительственных документов, касающихся государственной политики России в области науки. К таким документам относятся: «Приоритетные направления развития науки, технологий и техники Российской Федерации», «Перечень критических технологий Российской Федерации», утвержденных Президентом Российской Федерации 30 марта 2002 г. Одним из приоритетных направлений исследований в рамках этих документов является направление «Информационная интеграция и системная поддержка жизненного цикла продукции (CALS-, CAD-, САМ-, САЕ-технологии).

Из приведенного анализа состояния проблемы системной поддержки жизненного цикла объектов техники и технологии следует очевидный вывод о ее актуальности. Одновременно с этим очевидно и то, что решение этой проблемы в настоящее время связывается с использованием, в основном, соответствующей информационной инфраструктуры, информационной поддержки этих объектов. На наш взгляд, решение этой проблемы будет более эффективным, если информационная поддержка будет сопровождаться использованием единых для определенного класса технических систем обобщенных математических и иных моделей подобия функционирования этих систем и систем-аналогов. В качестве систем-аналогов могут быть приняты как сама система-оригинал, так и некая идеальная или реальная (например, импортного производства) системы или система, установленная техническим заданием.

Таким образом, с позиции отмеченной проблемы, тема диссертации, посвященная разработке методологии и моделей подобия функционирования технических систем, является актуальной.

Актуальность диссертационной работы непосредственно для легкой промышленности подтверждается также тем, что в последние годы в практике использования технологического оборудования наметилась устойчивая тенденция интеграционных процессов между отечественными и зарубежными фирма-

ми. Это касается как совместных разработок, производств, так и решения вопросов технической эксплуатации, взаимозаменяемости и модернизации оборудования. В настоящее время на предприятиях легкой промышленности Российской Федерации используется, например, такое импортное обувное оборудование, как агрегаты для литья под давлением деталей обуви типа BS 204/18 фирмы «Ottogalli» и AZ 1, машин для клеевой и гвоздевой затяжки типа SH-LBTH (Германия), DVHZ (Австрия), MARK 6 РХ, а также затяжных машин серий 630, 640, 0331 и других совместного производства машиностроительного объединения «Kaluga - Schon - Zarina». Используются также машины для влажно-тепловой обработки (гладильные прессы).

В полной мере эта проблема относится к отечественным машинам и оборудованию легкой промышленности (вырубочным прессам, машинам для литья под давлением, транспортным устройствам с демпфирующими механизмами, гидроприводу и установкам для диагностики его технического состояния, устройствам для обработки материалов сверлением и др.). Управление их техническим состоянием на различных стадиях жизненного цикла на основе обобщенных моделей и единых критериев качества функционирования, например, точности позиционирования, синхронизации движения рабочих органов также является актуальной задачей.

Естественно, что для системной поддержки жизненного цикла этих объектов должны использоваться обобщенные, ориентированные на заданное качество функционирования модели. Эти модели должны являться научно-практической базой по мониторингу, достижению, оценке и сохранению этого заданного качества функционирования. А это означает, что в основе таких моделей и в целом методологии должно быть заложено подобие функционирования технических систем определенного класса, являющихся по целевому назначению аналогами. Очевидно также, что разработка и использование обобщенных математических моделей поддержки жизненного цикла технических систем легкой промышленности связаны с поиском новых методологических подходов.

Потенциал же современных научных направлений представляет, в основном, в распоряжение науки и практики лишь частные, соответствующие целям исследования, модели. Каждая из этих моделей имеет свои допущения, критерии оценки качества, а следовательно, в различной степени позволяет отображать или воспроизводить в условиях однозначности систем-оригиналов объективные закономерности функционирования систем-аналогов.

Это относится, например, к таким научным направлениям, как теория подобия (работы Кирпичева М.В., Гухмана А.А., Геронимуса Б.В., Веникова В.А., Веникова Г.В., Северцева Н.А., Седова Л.И. и др.), обобщенный анализ (работы Гухмана А.А., Зайцева А.А.), синергетики (работы Берже П., Помо И., Видаль Р, Колесникова А.А.и др.), функциональной взаимозаменяемости (Якушева А.И., Никифорова А.Д.и др.). Анализ основных положений этих научных направлений показывает, что предлагаемые ими методы исследования также ориентированы нарешение частных задач частными моделями, а не комплекса задач посредством использования обобщенных моделей функционирования,

единых для определенного класса технических систем и различных этапов их жизненного цикла Поэтому актуальной является и проблема создания и отработки таких обобщенных моделей подобия функционирования технических систем

Следовательно, разработка методологии поддержки жизненного цикла технических систем легкой промышленности, основанной на использовании единых для определенного класса систем моделях подобия качества функционирования аналогов, в последнее время является актуальнейшей проблемой.

Решению этой проблемы посвящена представленная к защите диссертационная работа Идея работы заключается в разработке методологии создания и использования математического аппарата, методов и средств, которые на различных этапах жизненного цикла технических и малых эргатических систем легкой промышленности являлись бы базовыми и едиными для достижения и оценки качества их функционирования по сравнению с заданным качеством (критериями) аналога Идея подобия функционирования систем является идеей новой Назвать какие-либо исследования в этом направлении не представляется возможным

Целью работы является разработка научно-методических основ по созданию и отработке методологии и моделей подобия функционирования технических и малых эргатических систем легкой промышленности для поддержки их жизненного цикла в аспекте CALS-технологий

Объект исследования

Объектом исследования являются технические и комплексные системы, включающие технические подсистемы и связанные с ними подсистемы «человек», «одежда», «среда», «технология», применяемые в легкой промышленности

Предмет исследования

Предметом исследования являются универсальные математические модели, методы и средства, основанные на новой теоретической базе - методе подобия функционирования - и предназначенные для исследования и принятия инженерных решений в процессе жизненного цикла технических и комплексных систем в легкой промышленности

Задачи исследования.

Для достижения поставленной цели в работе решаются следующие задачи

-в теоретическом плане:

- формулирование концепции нового вида подобия подобия функционирования и концепция нового вида моделирования моделирования подобия функционирования систем,

- выполнение критического анализа известных теоретических аналогий исследуемой проблемы,

- формулирование и обоснование теоретических положений нового метода исследования систем - метода подобия функционирования технических систем, для чего

- формулирование и обоснование условий подобия функционирования элементарных подсистем разного функционального назначения и разной физи-

ческой сущности (однородных, неоднородных, с постоянными и переменными целями, с переменным масштабом и вектором выходных характеристик);

- формулирование и обоснование условий подобия функционирования систем с последовательным, параллельным, комбинированным объединением элементарных подсистем, систем с обратными связями;

- формулирование, обоснование и исследование теоретических положений нового метода моделирования систем: моделирования подобия функционирования систем;

- разработка теоретических положений методологии моделирования подобия функционирования технических систем при их проектировании, контроле технического состояния, сохранении качества функционирования при модернизации, при решении вопросов взаимозаменяемости;

- разработка теоретических положений методологии моделирования подобия функционирования малых эргатических систем типа «техника - технология - продукция», «человек - машина - среда», «человек - одежда - среда»;

-в прикладном плане:

- разработка алгоритмов и программ формирования критериев подобия функционирования систем и моделирования подобия функционирования технических систем на различных этапах их жизненного цикла;

- исследование вопросов применения метода подобия функционирования при проектировании, модернизации, взаимозаменяемости, управлении техническим состоянием технических систем, при системной поддержке их жизненного цикла в аспекте CALS -технологий.

- апробация полученных моделей подобия функционирования технических систем на реальных технических подсистемах и системах прессового и литьевого оборудования легкой промышленности на различных этапах его жизненного цикла, в том числе в производственных условиях;

- разработка и апробация частных и обобщенных (проектных, эксплуатационных, исследовательских) моделей подобия функционирования системы «человек - одежда - среда»;

Новые научные положения, защищаемые в диссертации и разработанные лично соискателем:

1. Подобие функционирования как новый вид подобия, позволяющий исследовать техническую систему относительно заданного количественно критерия качества ее функционирования;

2. Метод подобия функционирования систем как новый метод их исследования, основанный на принципах соответствия действительного состояния функционирования систем заданному состоянию функционирования этой же или иной, принятой за аналог, системы;

3. Основные положения теории подобия функционирования технических систем:

3.1 теоретическое представление теоремы о подобии функционирования технических систем;

3.2. Теоретические положения по созданию и отработке частных и обобщенных моделей подобия функционирования технических и малых эргати-

ческих систем одного и того же их класса и целевого назначения на разных этапах их жизненного цикла,

4 Основы методологии исследования и реализации подобия функционирования машин и оборудования легкой промышленности (например, вырубоч-ных, гладильных прессов, машин и агрегатов для литья, формования и приклеивания под давлением деталей при сборке изделий)

Значение диссертационной работы

Научная новизна работы состоит в следующем

1 Впервые сформулирован и теоретически обоснован новый вид подобия - подобие функционирования систем,

2 Впервые сформулирован и теоретически обоснован новый метод исследования технических и малых эргатических систем - метод подобия функционирования систем,

3 Впервые теоретически установлены научно-методические принципы создания и отработки моделей подобия функционирования технических и малых эргатических систем,

4 Создана теоретическая база методологии поддержки жизненного цикла объектов техники и технологии легкой промышленности, основанной на использовании единых для определенного класса систем моделях подобия качества функционирования аналогов в условиях нестационарности количественных соотношений между их параметрами

Научноезначениеработызаключается в следующем

1 Дальнейшееразвитие получила классическая теория подобия, так как

а) установлено и теоретически обосновано ее новое направление - подобие функционирования технических систем,

2 Расширены возможности теории моделей за счет реализации в моделях признака «подобие цели при неподобии (аналогии) системы» посредством создания и отработки моделей подобия функционирования систем,

3 Разработан метод количественной оценки таких традиционных качественно оцениваемых эксплуатационных процедур, как модернизация и взаимозаменяемость элементов оборудования,

4 Создана теоретическая база методологии подобия функционирования систем, которая позволяет формировать аналитический аппарат для принятия решений по оценке, достижению и сохранению качества функционирования технических и малых эргатических систем на различных этапах их жизненного цикла

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций по диссертационной работе подтверждаются применением комплекса современных апробированных методов исследований, а также достаточным объемом и сходимостью результатов экспериментальных исследований В частности, в работе использованы научные положения метода анализа и обобщения публикаций по исследуемой проблеме, теорий подобия и размерностей, обобщенного анализа, моделирования, принятия решений, квалиметрии, функциональной взаимозаменяемости, системного подхода, метода планирования эксперимента, регрессионного анализа

Практическое значение работы заключается в том, что ее выводы и результаты позволяют на основе принятого или рассчитанного аналога качества функционирования технических систем легкой промышленности принимать инженерные и управленческие решения по способам и средствам достижения, оценки, сохранения или изменения качества функционирования реальных технических систем на конкретных этапах их жизненного цикла Основные положения методологии подобия функционирования технических систем могут быть использованы как проектными, научно-исследовательскими организациями, так и при технической эксплуатации машин и оборудования для поддержки их жизненного цикла, а также при подготовке специалистов различного уровня для предприятий легкой промышленности

Реализация работы

Под руководством автора диссертации выполнены госбюджетные и хоздоговорные научно-исследовательские работы, например «Разработка и внедрение методов и средств по обслуживанию и ремонту обувного импортного оборудования с учетом его технического состояния» (№ ГР 0187 0032213), «Исследование научных проблем функциональной взаимозависимости технических объектов» (№ ГР 0191 0014630), «Разработка техпроцессов и рекомендаций по восстановлению работоспособности деталей, использованию оснастки сборке и обкатке обувного оборудования» (№ ГР 0187 0032213) Большая работа под руководством автора диссертации выполнена также в соответствии с тематическим планом НИР (ЕЗН) Министерства образования Российской Федерации на 2003 год по теме «Теоретические основы моделирования качества и создания критериев подобия функционирования транспортных средств в аспекте CALS-технологий

Методология и модели подобия функционирования технических и малых эргатических систем использованы в легкой и ряде других отраслей промышленности и областей знания

1 Система синхронизации траверсы гидравлического пресса Патент РФ по заявке № 5037799 Позволяет уменьшить перекос концов траверс двухстоеч-ных вырубочных прессов типа ПВГ 18-1600 до значений, не превышающих технологически допустимое значение, равное 0 8 мм Внедрено на обувных предприятиях АО «Дончанка», АООО «Мадлена»

2 Способ контроля технического состояния гидропривода А с № 1800110, Россия Позволяет осуществлять безразборную диагностику технического состояния элементов гидропривода прессового оборудования в условиях ремонтно-механических цехов промышленных предприятий и в испытательных лабораториях Внедрено на обувных предприятиях АО «Дончанка», АООО «Мадлена»

3 Стенд для испытания элементов гидропривода Патент РФ № 2011038 Позволяет выполнять испытание элементов гидропривода общепромышленного назначения с целью определения действительных значений износа и других параметров состояния деталей и сборочных единиц без разборки испытываемых элементов Внедрение на обувных предприятиях АО «Дончан-ка», АООО «Мадлена»

4 Способ определения параметров компрессионной холодильной машины Патент РФ № 2168681 Позволяет выполнять безразборную диагностику состояния и исследования холодильных машин по их входным, структурным и выходным параметрам (зазоры в цилиндро-поршневых группах компрессоров, холодопроизводительность и др ) Внедрено на АО «Росбытсервис», г Ростов-на-Дону

5 Способ конфекционирования материалов швейных изделий Положительное решение РОСПА ТЕНТА по заявке № 2000131360М2(03 3066) Позволяет определить необходимые теплофизические и размерные параметры материалов при их подборе или проектировании для конкретной системы «человек -одежда - среда» по заданным условиям аналога, в том числе комфортности Внедрено на предприятиях легкой промышленности, в том числе на ООО «Автогарант» Краснодарского края

6 Рекомендации по взаимозаменяемости импортных и отечественных элементов гидропривода Позволяют решать проблему взаимозаменяемости, например, насосов гидропривода, по критериям функционирования, в том числе по нагрузочным и иным характеристикам Внедрено на обувных предприятиях АО «Дончанка», АООО «Мадлена»

7 Модели, алгоритмы, программы по исследованию технологического оборудования легкой промышленности, холодильной техники использованы при подготовке трех кандидатских диссертаций по специальности 05 02 13, 05 19 04, двух учебно-методических пособий для студентов специальностей 23 03 00, 23 04 00

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертации доложены, обсуждены и получили одобрение на конференциях и симпозиумах

- Научно-технические конференции ( 1988-2004 г г) Московского государственного университета сервиса, Санкт-Петербургского института холода, Южно-Российского государственного университета экономики и сервиса, Южно-Российского государственного технического университета (НПИ) и др ,

- Х1Х-ый международный симпозиум по автоматизации и роботизации -г Вашингтон, 23 сентября 2002г (19th International Symposium on Automation and Robotics in Construction - Washington, 2002),

- Международная научно-техническая конференция «Новое в технике и технологии текстильной и легкой промышленности» (Беларусь, г Витебск, ВГТУ,22-23 ноября 2000г),

Международная научно-техническая конференция «Физико-химические принципы создания новейших технологий в текстильной и легкой промышленности» (Украина, г Хмельницкий, Технологический университет Подолья, 1996г),

- Международная научно-техническая конференция «Сервис большого города» (Уфа, Уфимский технологический институт, 1999 г )

- Международная научно-практическая конференция «Моделирование Теория, методы и средства» (г Новочеркасск, 11 апреля 2001 г), Международ -ные 3-я, 4-я и 5-я науч -технич конф «Новые технологии управления движением технических объектов» (г Новочеркасск, 2000, 2001, 2002 гг ),

По теме диссертации под руководством ее автора защищены две кандидатских диссертации (по специальностям 05.02.13 и 05.19.04), в стадии завершения одна диссертация (по специальности 05.02.13).

Публикации. По результатам диссертационной работы опубликовано 64 статьи и две монографии, 25 статей в центральной печати. Получено 4 патента, два положительных решения по заявкам на признание изобретений. Издано два учебных пособия с грифом УМО. Третья монография депонирована.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, семи глав с выводами, общими выводами по работе, списка использованных источников и приложения. Ее содержание изложено на 350 страницах, содержит 33 рисунка и 9 таблиц. Список использованных источников включает 186 наименований. Приложение включают 13 таблиц, акты внедрения результатов работы, алгоритмы и программы формирования критериев подобия функционирования и моделирования подобия функционирования систем на различных этапах их жизненного цикла, таблицы и осциллограммы по результатам экспериментов.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

So введении обоснованы актуальность темы диссертационной работы. Определена проблема, приведен краткий анализ состояния ее научно-практической проработки. Сформулированы цель и задачи исследований, изложены основные положения, выносимые на защиту, структура работы, результаты апробации и реализации полученных результатов.

В первой главе излагается концепция нового вида подобия - подобие функционирования и нового метода исследования систем - метода подобия функционирования систем.

Концепция формулируется на основе исследования проблемы и критического анализа известных теоретических исследований в области теории подобия, функциональной взаимозаменяемости, обобщенного анализа, синергетики, принятия решений (рис. 1).

Анализ положений этих теорий, приведенный в диссертационной работе, показывает, что они могут служить лишь исходной теоретической базой для решения проблем подобия функционирования технических систем. Теоремы теории подобия и дополнительные положения к ним содержат лишь условия и принципы установления подобия явлений и объектов материального мира, но не формулируют единых условий достижения, сохранения и оценки подобия функционирования объектов исследования, в частности, систем в условиях нестационарности количественных соотношений между их параметрами на различных этапах их жизненного цикла.

Понятие «подобие функционирования систем» трактуется авторомра-боты как взаимно однозначное соответствие выполнения системой-оригиналом сходственных с системой-аналогом выходных функций, тождест-

венностьматематических описании которых, включающих постоянные по составу и переменные по значениям, в общем случае, входные воздействия и внутренние параметры, устанавливается постоянством значений соответствующих частных и обобщенных критериев качества и индикаторов подобия функционирования.

При этом в качестве системы-аналога может быть представлена сама система-оригинал с базовыми («идеальными», нормативными, прогнозируемыми и т.п.) значениями и составом параметров, функций.

Установлено, что к критериям качества функционирования систем относятся частные (определяющие) и обобщенные (определяемые) критерии и индикаторы подобия функционирования Основным принципом формулирования критериев является необходимость учета в критериальных выражениях для соответственных выходных характеристик (у) всех существенных параметров входных задающих (х^), возмущающих и управляющих (^ воздействий, внутренних структурных и технологических параметров системы и времени

Частные функциональные зависимости для определяющих

(

а. У

¡хк

ггк

юсШ

х , ,х гк у

кФ] (

Р.. У-

У У

г™

У'

Л

шк

и

^¡вк^ утк

Л"

\кФ] (

V №

у

Р.. г..

У У У У

чч

У'

а,. Р.. Г-.

,х.!] и Г У У У

У'

и определяемых (обобщенных) критериев подобия функционирования

{л ■} = {/ (я ■ ,

У11 У1 ¡хк ¡гк

Я18к\

При этом с использованием методов анализа размерностей и на основе известных методов регрессионного анализа, экспертных оценок формулируются принципы синтеза этих критериев, а также обобщенных критериальных выражений подобия функционирования технических систем дkя у-х характеристик:

{}>1} = {/(ЛУ15 К1хк > Л12к ■> Лик >Хг/ >> )

Обосновывается тезис об этих критериальных выражениях как обобщенных параметрах функционирования технических систем.

Рис. 1 Анализ потенциала современных теорий по решению проблем подобия функционирования систем

В диссертации формулируются принципы синтеза частных и обобщенных индикаторов подобия функционирования технических и комплексных систем и обосновывается тезис об этих индикаторах как математических моделях (методических средствах) оценки и достижения заданного качества функционирования систем. Обобщенные индикаторы подобия функционирования типа:

формируются с учетом характера влияния (прямой или обратной мультипликативности) на изменение выходной характеристики соответственных ей параметров системы.

На основе обобщения полученных результатов анализа и синтеза в диссертации сделан такой концептуальный вывод: понятие «подобие функционирования систем» является научной категорией, отражающей соответствие систем материального мира одного целевого назначения на различных этапах их жизненного цикла, при котором сохраняется постоянство и равенство их критериев качества функционирования, характерных для систем-аналогов, и реализуется принцип: «подобие достигаемой цели - при физическом неподобии (аналогии) системы-оригинала». В этой же главе раскрыта сущность таких понятий, как «метод подобия функционирования систем» и «модель подобия функционирования системы».

Понятие «метод подобия функционирования систем» формулируется в работе как научно-практический метод исследования технической системы с целью достижения на всех этапах ее «жизненного цикла» выходных показателей функционирования, аналогичных показателям системы-аналога при общей методологической базе: анализе и синтезе соответственных критериев и индикаторов подобия функционирования системы-оригинала и системы-аналога. В работе установлено, что для системной поддержки жизненного цикла этих систем должны использоваться обобщенные, ориентированные на заданное качество функционирования модели. Эти модели должны представлять возможность как для достижения, отслеживания, оценки, так и для сохранения этого качества по отношению к заданному качеству. А это означает, что в основе таких моделей и в целом методологии поддержки жизненного цикла систем должно быть подобие функционирования объектов (систем, явлений, процессов, состояний). Поэтому очевидной является проблема разработки методологии создания и отработки моделей подобия функционирования систем определенного класса и целевого назначения, которые можно было бы использовать на всех этапах «жизненного цикла» этих систем в качестве единой математической базы для их анализа и синтеза. И при этом модели должны содержать в качестве целевой функции частные и обобщенные критерии качества функционирования, т.е. ж1 =1<1ет,и индикаторы подобия, которые определяются на основе соответствующего анализа, исследования самой системы и ее физической аналогии.

В аспекте рассматриваемой в диссертации проблемы под моделью подобия функционирования систем предложено понимать комплекс математиче-

ских образов и представлений об объекте исследования, включающий: функциональные зависимости выходных характеристик систем от их внешних и внутренних параметров; необходимые условия подобия функционирования подсистем и самой системы; критериальные уравнения и индикаторы подобия функционирования, а также условия однозначности системы-оригинала и системы-аналога.

Моделирование подобия функционирования систем в диссертации трактуется как процесс исследования системы моделями, основанными на подобии процесса ее функционирования по отношению к процессу функционирования аналога и включающими ряд необходимых и достаточныхусловий.

К таким математически обоснованным в диссертационной работе условиям относятся:

- функциональное и размерное соответствие комплексов параметров внешних задающих и возмущающих (управляющих) воздействий их соответственным выходным характеристикам подсистем системы; подобие функционирования подсистем аналогу (в частном случае, самой подсистеме или ее заданному состоянию); подобие функционирования исследуемой системы аналогу (в частном случае, самой системе или ее заданному состоянию); подобие функционирования систем аналогичного функционального назначения; условия однозначности аналога; условия однозначности исследуемой системы; целевая модель подобия функционирования системы, соответствующая конкретной задаче исследования на данном этапе ее жизненного цикла.

Во второй главе диссертации представлены все основные положения теории подобия функционирования подсистем и систем. При этом сформулированы и исследованы теоретические положения (условия и следствия к ним) подобия функционирования подсистем однородных и неоднородных, с постоянными и переменными целями, обратимых и с переменным вектором действия, автономных и действующих в составе системы, а также систем с последовательным и параллельным объединением подсистем, систем с обратными связями.

Так, например, для системы с нагруженным резервированием к подсистем выходная у^-ая характеристика системы в любой момент времени (1) должна быть подобна по значению, характерному для начального момента времени с заданным масштабом подобия (/И^), т.е.:

Первым условием подобия функционирования для таких систем является условиие функционального соответствия подсистем системы. В этом случае оно определяется системой уравнений:

yJt)^Íy*(0 = KyJt) к-1

УЛ(0 = УЛ(0= yjt)

XJt\(*o) = Xjtl(^b) ~ ~ XJ!k(to)

к

Zx/tJ = X jJtJ

к-1

*/n(to) = zji2('to)= =zJík(t0) = idem

sj,\( 4) = S)J fo) = = sjJ (o) =ldem.

В процессе функционирования системы изменение ее масштаба цели по yc -ой выходной характеристике должно осуществляться посредством изменения значений параметров подсистем, характерных для ее начального момента времени (to) Но при этом в момент времени (t) должно сохраняться подобие функционирования каждой из подсистем Это (второе) условие подобия функционирования системы определяется такими выражениями

*уЛ = * у,2 = Яуй = ldem = COnSt

*y.(to) = *yl(t)

СУЛ t)

где СК - отношения значений параметров k-х подсистем по у& -ым выходным

характеристикам в момент времени (t) к аналогичным значениям в начальный момент времени (t)

Математическое представление третьего условия подобия функционирования системы записывается в виде

В диссертации приводится окончательное выражение для этого условия

Делается вывод система, функционирующая в режиме постоянного резервирования подсистем и детерминированного изменения масштаба выходных характеристик (целей), обладает свойством подобия функционирования, если индикаторы их подсистем в момент функционирования численно равны требуемому масштабу изменения соответственных выходных характеристик

Условие подобия функционирования системы-оригинала и системы-аналога (четвертое условие) определяется выражением

Ш-

уЖ

т. ол = const

1,ой

и дополнительным условием равенства масштабов шус (1) детерминирования значений соответственных выхотшьтх хяпяктепистик у1, т.е.

В диссертации показано, что метод подобия функционирования позволяет исследовать особые случаи оценки технических систем и управления ими. Так, для типовой системы с обратной связью (рис. 2) сформулированы условия подобия функционирования таких систем, а также установлены математические выражения для закона регулирования и коэффициента передачи обратной связи в индикаторной форме.

Рис 2. Система с отрицательной обратной связью

Здесь управляемая подсистема 1 с параметрами у1С, Хцс, Z„c, SllC совместно с другой, управляющей подсистемой - регулятором 2 с параметрами ylp, x,lp, Z]ip, s,,p и сравнивающим устройством, включенным в обратную связь «выход-вход» подсистемы 1, представляют замкнутую систему.

Функциональное соответствие подсистем данной системы определяется такими выражениями:

ХЛР = У,о = idem> dim =dim хуи>

У 1С ~ fic (XJic ' Zjic ' SJic )'

Угр ~ ftp (XJip ' ZJip ' SJlp )

Эта система уравнений интерпретируется следующим образом: входным

воздействием регулятора является выходная характеристика системы; размерности выходной характеристики регулятора и входного воздействия системы

совпадают; управляющим воздействием системы является сигнал сравниваю-

щего устройства отрицательной обратной связи; выходные характеристики реализующей системы и регулятора являются функциями входных задающих и внешних возмущающих воздействий, а также параметров системы и реализуемых ею внутренних процессов.

Подобие функционирования для основной подсистемы 1 определяется такими выражениями:

При изменении значения у,с (Суи, ^ 1), в процессе функционирования системы, вследствие изменения значений г,,с или ал, необходимо посредством регулирования входного воздействия х^ компенсировать эти изменения с целью достижения прежней величины ук (Сук ^ 1) по выражению

Аналогичные выражения можно получить при управлении выходной величиной >7С по возмущающему воздействию или путем регулирования величины внутреннего параметра

Эти управляющие воздействия должны формироваться регулятором в цепи отрицательной обратной связи

Для того, чтобы регулятор выполнял заданные алгоритмом регулирования свои функции и при этом не нарушалось подобие его функционирования заданному, работоспособному исправному состоянию, должны выполняться (на примере регулирования по входному воздействию) условия.

Таким образом, регулятор будет представлять собой подсистему с изменяющимся масштабом выходной характеристики у1Р

При возможных изменениях возмущающего и задающего воздействий (а значит, и регулируемой величины у1С) регулятор должен выполнять свои заданные функции. При этом значение комплекса

{сРфсЮ )= к

^г/гр^^р) Л'ос

представляет собой коэффициент передачи регулятора. Изменение Кос определяет чувствительность и быстродействие регулятора. Закон регулирования выходной характеристики в таком случае описывается выражением

При этом показатель а может быть любым: положительным, отрицательным, целым или дробным числом - в зависимости от физической природы регулируемой величины и вида соответствующих ей функциональных зависимостей.

Подобие функционирования системы (получение и поддержание в заданных пределах значения выходной характеристики уш, т.е. Су,с=1)., будет иметь место, если будут выполняться условия функционирования типа:

с = са,р к yip yic ос •

Если же в процессе работы регулятора параметры zup и sUB не изменяются, то Кос = 1, и из последнего выражения следует, что регулятор реализует такой закон регулирования:

На основе полученных выражений делается вывод о том, что путем под-настроек регулятора по параметрам г,,р и можно изменять значение Кос по отношению к исходной настройке, изменяя тем самым чувствительность регулятора или компенсируя возможные разрегулировки, внешние воздействия регулятора.

Общее условие подобия функционирования системы с отрицательной обратной связью для рассматриваемого примера регулирования выходной характеристики у1С имеет вид:

К 1 ос с^с'Н УН )

У'с Уусг*/1С Кус/

Подобие функционирования системы-оригинала и системы-аналога будет иметь место, если будут выполняться одновременно условия функционального соответствия и подобия функционирования их подсистем. В диссертации эти условия также сформулированы

Исследованы условия стохастического подобия функционирования и чувствительность подобия функционирования подсистем. В аспекте исследований подобия функционирования технических систем формулируется и само понятие чувствительности. Чувствительность подобия функционирования системы (скорость реагирования на изменения параметров системы) по у1 -ой выходной характеристике определяется частными функциями чувствительности этой характеристики по параметрам, входящим в критериальные зависимости, и общей функцией чувствительности. Общая функция чувствительности определяется по параметрам (или масштабам их изменения), входящим в обобщенные критериальные уравнения (или в обобщенные индикаторы подобия).

На основе выдвинутых положений о подобии функционирования систем во второй главе сформулирована и обоснована теорема о подобии функционирования систем. Эта теорема гласит: система в любой заданный момент времени выполняет заданные функции подобно (подобна по выходным характеристикам функционирования) своему аналогу по целевому назначению, если при

этом выполняется равенство единице обобщенных индикаторов подобия ее соответственных выходных характеристик при равенстве определяемых и определяющих критериев подобия. Там же даются такие формулировки следствий из этой теоремы

- следствие 1. При подобии функционирования систем сохраняется равенство их определяющих и определяемых критериев подобия значениям соответственных критериев, характерным для момента времени, принятого за исходное,

- следствие 2. Подобие явлений, которые происходят в геометрически подобных системах, подчиняющихся одним и тем же уравнениям связи, у которых моноваленты находятся в численно постоянном отношении и составленные из них критерии равны, представляет собой частный случай подобия функционирования систем.

- следствие 3. Для восстановления заданного качества функционирования системы при изменившихся условиях однозначности достаточно изменения отношений моновалент, входящих в обобщенные индикаторы подобия функционирования с целью восстановления равенства единице этих индикаторов.

В третьей главе диссертационной работы рассмотрены методологические вопросы создания и реализации моделей подобия функционирования технических систем в аспекте CALS-технологий (рис 3) При этом исследуются вначале общие принципы построения и использования моделей, а затем рассмотрены частные методы и модели подобия функционирования технических систем на отдельных этапах их жизненного цикла: при проектировании, при управлении техническим состоянием, при решении вопросов модернизации и взаимозаменяемости подсистем.

Синтез и (или) анализ систем методом подобия функционирования выполняется путем формирования и использования обобщенных и частных моделей

В диссертации представлены такие алгоритмы и программы для реализации на практике методологии подобия функционирования технических систем: формирования и расчета критериев подобия функционирования; формирования моделей подобия функционирования подсистем n-го уровня, моделирования подобия функционирования систем; построения функциональной схемы системы до n-го уровня, выбора и реализации метода управления техническим состоянием подсистем, управления техническим состоянием систем; моделирования технических систем на разных этапах их жизненного цикла при проектировании, контроле технического состояния и управлении техническим состоянием путем принятия и реализации решения, модернизации и решении вопросов взаимозаменяемости

Рис.3. Моделирование подобия функционирования технических систем (ПФТС) в аспекте CALS - технологий

Для реализации моделей и алгоритмов созданы компьютерные программы На рисунках 4 и 5 представлены примеры их применения

На рисунке 6, в качестве примера, представлен алгоритм моделирования одного из условий математической модели - условия подобия функционирования системы

В диссертации приведена методология моделирования подобия функционирования технических систем на отдельных этапах их жизненного цикла

Ввяоулрв-^Лурюфчла ткжмлидатров^ 1"" '

] Г'а.гч-п ат | Вьжщ

Рис 4 Фрагмент реализации программы расчета критериев подобия функционирования

- - 7 . г

П> -

- ■ -

ГТ а>"

*

д. = ¿¡¿Ь^ Я 45 _ Раочв/ и ордач

И

77 1 - РеДОпив

1 ТИ ¿5

п. --------1 — 1 С«2

6 -Г."и "Я'Ц

ГТ- - п' - т.^м ч Л ^ Яъ» 1 8

П" ~ Ъ'/Г'^Л С, 1 * а г

П, -Лг- Я. пв

РЛОЙС Чмак 1ЙП

На* 16Й ! и з а 2

у/нн '

Рис 5 Фрагмент реализации программы анализа технического состояния систем оборудования

Моделирование подобия функционирования систем на стадии их проектирования.

Цель моделирования определение значений внутренних параметров системы-оригинала по известной структуре, функциональной зависимости и величине выходных характеристик и параметров входных воздействий системы-аналога

Обеспечение моделирования техническое задание, условия однозначности системы-аналога или их множество, статистически определяющее класс одноцелевых аналогов, рекомендации по моделированию подобия систем и подсистем различного типа, иерархического уровня и функционального назначения, математические модели подобия функционирования технических систем при их проектировании, алгоритмы, программы, приведенные в диссертации

Этапы проектирования формирование облика функционирования системы, формирование критериев, моделей и условий подобия функционирования системы, сравнительный анализ вариантов аналогичных по функциональному назначению подсистем, отработка окончательного варианта системы до заданного иерархического уровня элементов, проверка варианта системы по условиям подобия функционирования, окончательное формирование облика системы

Моделирование подобия функционирования систем при управлении их техническим состоянием.

Цель моделирования принятие решений по выбору и реализации методов и средств по управлению техническим состоянием технической системы-оригинала на основе подобия функционирования этой системы ее аналогу

Обеспечение моделирования научно-техническая и эксплуатационная документация по системе-оригиналу и системе-аналогу, условия однозначности системы-аналога на этапе исходного (нормативного) технического состояния, методы и средства оценки действительного технического состояния системы-оригинала, рекомендации по моделированию подобия систем и подсистем различного типа, иерархического уровня и функционального назначения, математические модели подобия функционирования технических систем при их проектировании, алгоритмы (рис 7 и др)

Этапы моделирования определяются соответствующими алгоритмами, а также такими действиями исследователей для рассматриваемого оборудования выявляют определяющие функциональные физические процессы, происходящие в отдельных системах, элементах (привод, система управления, исполнительные механизмы, рабочие органы), устанавливают выходные и входные параметры процессов, определяющие работоспособность этих систем, элементов, а также взаимосвязи между этими элементами, из всех установленных физических процессов выбирают определяющий, характеризующий работоспособность по параметру качества выполняемой данной машиной технологической операции, устанавливается взаимосвязь между выходными параметрами отдельных систем, элементов машин и параметром, прямо или косвенно характеризующим качество выполнения технологической операции, получают критерии подобия функционирования, состоящие из установленных выходных параметров, характеризующих работу подсистемы или системы (машины) в целом, определяют заданные (теоретические, номинальные, требуемые и т п) численные значения установленных критериев подобия функционирования путем подстановки в критериальные зависимости математических ожиданий параметров, соответствующих идеально работоспособному состоянию машины (состоянию с наибольшей ее надежностью)

Рис 6. Алгоритм моделирования подобия функционирования системы

Рис.7. Алгоритм формирования решения при управлении техническим состоянием систем

При выявлении взаимосвязи выходных параметров физических процессов, происходящих в системе, важен вопрос о статистической значимости, влиянии этих параметров на параметр, определяющий качество функционирования системы Этот вопрос решается путем проведения корреляционно -регрессионного и факторного анализа или эвристических процедур на основе опроса ведущих специалистов-разработчиков и эксплуатационников по данной технической системе В диссертации обосновывается тезис о том, что абсолютное отклонение структурного параметра от его граничных значений может служить также и критерием остаточной долговечности элемента системы

При контроле технического состояния системы сначала находят относительную надежность и отклонение действительной надежности от теоретической Затем проводят анализ состояния по определяющим критериям подобия функционирования подсистемы 1-го уровня, на основе которого с установленной долей вероятности определяют истинную причину снижения работоспособности системы и количественную оценку отклонения ее действительного состояния от заданного, исходного

Моделированиеподобия функционирования систем при модернизации ирешениизадач взаимозаменяемости техническихсистем.

Цель моделирования принятие решений по выбору и реализации методов и средств модернизации технических систем на основе подобия функционирования этой системы аналогу, заданному программой модернизации

Обеспечение моделирования процессамодернизации научно-техническая и эксплуатационная документация по системе-оригиналу и системе-аналогу, программа модернизации технической системы, условия однозначности системы-оригинала и системы-аналога на этапе, определенном программой модернизации, рекомендации по модернизации технических систем различного типа, иерархического уровня и функционального назначения на основе их подобия функционирования, математические модели и алгоритм реализации подобия функционирования технических систем при их модернизации

Моделирование процесса модернизации включает в себя анализ программы модернизации с целью формулирования ее конкретной задачи и объема, формулирование определяющих функциональных зависимостей модернизируемой подсистемы и ее аналога, определение условий однозначности подсистемы-оригинала, выбор варианта системы-аналога и определение ее условий однозначности, формирование математической модели модернизации, отработка математической модели на соответствие подсистемы-оригинала подсистеме-аналогу по количественным показателям функционирования системы в целом, принятие решения на соответствие варианта аналога задаче модернизации, отработка, при необходимости, нового аналога, оформление результатов моделирования

В этой главе диссертации сформулированы основные принципы экспериментальных исследований технических систем методом подобия функционирования

В четвертой главе диссертации представлены основные теоретические положения методологии исследования подобия функционирования ком-

плексных систем легкой промышленности: «человек - одежда - среда» (ЧОС), «техника - технология - продукция» (ТТП), «человек - машина - среда» (ЧМС).

Показано, что метод подобия функционирования позволяет при исследовании таких систем количественно оценивать их функционирование (показатели, состояния) и принимать решения по совершенствованию, целесообразности и эффективности применения. В качестве примера в диссертации приведена методика конфекционирования материалов для одежды на основе критерия ее пододежной комфортности.

В диссертации приведены основные модели, принципы исследования подобия функционирования таких вариантов системы «человек - машина - среда»: при последовательном объединении ее подсистем и реализации человеком функции «выполнение», при параллельном объединении подсистем и реализации человеком функции «выполнение», при последовательном объединении подсистем и реализации человеком функции «управление». Для каждого из вариантов автором установлены условия подобия функционирования таких систем.

Модель подобия функционирования системы «человек - машина - среда» включает частные и обобщенные индикаторы подобия функционирования, условия постоянства состава и численного равенства выходных характеристик подсистемы «машина» и критериев подобия функционирования, а также условия сохранения характера функционирования (нелинейности, линейности, численного постоянства функционала) системы.

В этой же главе определены основные принципы создания моделей подобия функционирования систем типа «техника - технология - продукциия

В пятой главе диссертации рассмотрены основы моделирования типовых подсистем и систем машин и оборудования легкой промышленности. При этом дается обоснование возможности ограничения области исследуемых технических подсистем и систем гидропривода машин и оборудования легкой промышленности. В основу такого допущения положены два основных фактора: более широкое применение гидропривода по сравнению с электро- и пневмоприводами в технологических машинах и оборудовании и хорошо известная и изученная аналогия между электро- и гидроприводами.

Приведены методология и типовые модели подобия функционирования для таких подсистем (элементов) гидропривода, как насосов, гидромоторов, гидроцилиндров, дросселей, регуляторов расхода, золотниковых распределителей с электро- и гидроуправлением, с пропорциональным управлением, обратных клапанов и клапанов давления и др.

Эти модели включают частные критерии подобия функционирования, обобщенные критериальные уравнения и обобщенные индикаторы подобия функционирования для выходных характеристик подсистем гидропривода. Частными критериями подобия функционирования по выходной характеристике 0 - подача для насосов, например, являются:

0_ п д

-М-*..

Г /. /

Е V V

где жЕ, ху, - соответственно критерий теоретической подачи насоса,

критерий, характеризующий площадь / нагнетающего элемента (поршня, плунжера, пластины, торцевого сечения впадины между зубьями шестерен) соответствующих типов насосов, длину /рабочих ходов этих элементов или их количество в насосе, критерий, характеризующий номинальную жесткость рабочей жидкости, критерий несовершенства герметичности насоса, критерий приведенных потерь частоты вращения вала насоса (по аналогии с элек-тро,приводом - скольжение) При этом учитывались также такие параметры насосов и рабочих жидкостей, как характерный объем насоса, кинематическая вязкость и сжимаемость рабочей жидкости, перепад давления, площади щелей, зазоров

Для характеристики Мп -момент на валу насоса - такими критериями являются

где - соответственно критерий теоретиче-

ского (индикаторного) момента на валу насоса, критерий упругой деформации рабочей жидкости, критерий потерь на трение в сопряжениях насоса, критерий потерь на инерционное гидромеханическое сопротивление, критерий потерь на гидродинамическое сопротивление рабочей жидкости, критерий потерь на внутреннее (вязкое) сопротивление рабочей среды, критерий потерь на преодоление утечек рабочей жидкости, критерии особенностей конструкции насоса В данном случае учитывались также такие параметры, как инерционность масс и трение в насосе, динамическая вязкость и плотность рабочей жидкости

На основе частных критериев подобия функционирования были получены частные индикаторы, а затем обобщенные критериальные уравнения и обобщенные индикаторы подобия функционирования насосов

Полученные типовые критерии, индикаторы и обобщенные математические зависимости являются основой для формирования условий подобия функционирования подсистемы «насос», методика чего рассмотрена и представлена во второй главе

Аналогичные модели представлены в диссертации и для других подсистем гидропривода

В диссертации рассмотрен пример методологии получения моделей подобия функционирования пресса для вырубания деталей низа обуви ПВГ 8-2-0 Приводятся критериально-параметрические и индикаторные модели подобия функционирования гидропривода, модели его быстродействия

На этом примере гидропривода прессового оборудования ( рис.8) показано, что критериально-параметрические модели включают функциональные зависимости выходных характеристик целевой подсистемы (ударника, например), частные и обобщенные критериальные выражения для этих характеристик подсистемы и пресса в целом

Рис 8 Структурно-функциональная схема гидропривода пресса ПВГ 8-2Ю

Так, для выходной характеристики Vy (скорость ударника, траверсы) обобщенное критериальное выражение для подсистемы «ударник» в общем имеет вид

где - критериальные и параметрические функционалы, соот-

ветственно.

Q1

феОО =

а обобщенное критериальное выражение по этой характеристике в целом для пресса имеет вид

Обобщенный индикатор подобия (ИП) функционирования системы «гидропривод пресса ПВГ-8-2-0» по выходной характеристике V, имеет вид:

С.,

ИП.,

с

с с с с с

,и р. р° V1-1^ е

■ = \

ИП обратного клапана = 1

ИП подсистемы" насос" = 1

Аналогичные модели приведены и по выходной характеристике пресса «усилие прорубания».

В диссертации представлены также аналогичные модели для других систем, например, модели подобия функционирования системы «трубопровод -рабочая жидкость» гидропривода. Для трубопроводов участков гидросистем обобщенные критерий и индикатор подобия функционирования имеют вид:

= ----, {С}1.{С}г.{С}з=1,

{С>!

Сдсрсеся

с:

р.-л*

С&СЕС/3Т ^ =с1с1_

сРн

СРС(1

сйс\ Сп

-¿Ср«

Здесь представлены параметры: расход, плотность, коэффициенты гидравлического трения, кинематической вязкости и объемного расширения, объемный модуль упругости, давление рабочей жидкости, диаметр, длина труб, время и температура. Практическое применение методологии при этом рассмотрено на примере взаимозаменяемости масла и эмульсии в сравнении с известными методологиями.

Исследования проводились путем сравнительного анализа известных в данной области примеров использования положений теории подобия и положений метода подобия функционирования систем. Было установлено, что использование лишь частных критериев подобия, а не обобщенных, ориентированных на конечное качество функционирования систем, заметно сужает возможности и области использования классического метода подобия. Использование же метода подобия функционирования систем при исследовании систем «трубопровод - рабочая жидкость» гидропривода, представляющего собой совокупность метода подобия и метода аналогий, позволяет сделать такие выводы.

- подобие функционирования технических систем, как научно-практический метод, позволяет не только значительно расширить круг решае-

мых проблем исследования гидросистем, но и повысить при этом корректность получаемых результатов:

- метод подобия функционирования позволяет оценивать, достигать и сохранять заданное качество функционирования гидросистемы при нарушении ее классического подобия вследствие изменения значений отдельных ее параметров.

Таким образом, обобщая сделанные выводы, нужно отметить, что метод подобия функционирования значительно информативнее и универсальнее, чем соответствующие положения теорем теории подобия. В диссертации на конкретных примерах установлено, что для подобия функционирования системы необходимо подобие определяемых критериев при возможном неподобии определяющих критериев (в диссертации они встречаются под названием частные). Это первое отличие. Второе замечание касается требования теоремы Гух-мана-Кирпичева о необходимости подобия условий однозначности явления. Согласно же теореме о подобии функционирования систем не все условия однозначности могут быть подобными, но обязательно должны быть подобны (в частном случае масштаб подобия должен быть равен единице) выходные параметры однозначности системы, целевые функции системы.

Из приведенного аналитического сопоставления третьей теоремы теории подобия и теоремы о подобии функционирования систем в диссертации сделан вывод о том, что теорема о подобии функционирования систем носит более общий характер, она учитывает и возможное неподобие отдельных параметров, отдельных подсистем конкретной системы.

В диссертации исследованы общие теоретические положения о подобии функционирования систем, объединяющих разнородные подсистемы и имеющих значение для легкой промышленности как с точки зрения производства, так и с точки зрения потребления ее изделий. К таким системам относятся системы «человек-одежда-среда», «человек - машина - среда», «техника - технология - продукция».

В шестой главе диссертации представлены результаты экспериментальных исследований возможности и эффективности использования математических моделей подобия функционирования на реальных образцах оборудования легкой промышленности. Эксперименты проведены на прессовом оборудовании при определении влияния структурных параметров гидропривода на точность (синхронизацию) движения концов траверс, при проведении модернизации и контроле технического состояния этого вида технических систем, решении вопросов взаимозаменяемости и их испытаний. Были проведены исследования эффективности применения метода подобия функционирования при диагностике холодильной техники.

Были проведены испытания пресса ПВГ 18-1600 для вырубания деталей низа обуви в производственных условиях с целью выявления причин перекоса

концов траверс и принятия, на основе обобщенных критериев подобия функционирования, инженерных решений по устранению этих причин посредством проведения модернизации пресса.

Для исследования была собрана экспериментальная установка, включающая датчики давления «Сапфир-22Д», которые подключали к полостям гидродозатора и предохранительному клапану, датчики пути и записывающую аппаратуру. Ошибка измерения приборов, согласно паспортным данным, составила 1%. Полученные результаты через промежуток времени 0,02с записывали на осциллограмму с помощью осциллографа Н-115. Фрагмент осциллограммы приведен на рисунке 5.6, на которой показаны: S1 и S2 - соответственно, перемещение левого и правого конца траверсы; Pi и Рз - соответственно, давление в правом и левом гидроцилиндре; Р2 - общее давление в гидросистеме.

Осциллограммы обрабатывались по известным методикам [76] с учетом масштабных коэффициентов: (181 - 9 мм-мм"1; цз2 - 8,8 мм мм"';Рр1 - 8,6 МПа мм1; Рр2 - 9,5 МПа мм"1; Рр3 - 12,5 МПа мм'1.

Анализ данных эксперимента показал, что чаще всего при обычной стабилизации хода траверсы в процессе прорубания материала ее левый конец опережает правый на величину более 5 мм (рис. 9). При этом разность давлений в гадроцилиндрах превышает 3,5 МПа. Естественно, что при прочих равных условиях необходима стабилизация величин давления посредством изменения количества масла в гидроцилиндрах, но с учетом сигнала рассогласования хода концов траверсы.

При этих испытаниях были использованы критериальные уравнения, например, типа:

7С27Г37С6 Л5цД5Д

устанавливающие связь выходного целевого параметра Ах (перекоса траверсы) от давления, вязкости и сжимаемости масла, величины подачи масла, зазоров в силовых гидроцилиндрах и дозаторе пресса. Значения частных критериев подобия функционирования при этом рассчитывались для установленных конструкторской документацией значений параметров. Результаты обработки осциллограмм (рис.8) и расчетов по критериальным уравнениям показали не только их высокую сходимость, но и позволили принять ряд решений по модернизации пресса с целью снижения величины перекоса траверсы.

С целью устранения перекоса концов траверсы (достигающего 5мм) автором была предложена система синхронизации (заявка №5037799, МКИ 5В30, В15/24). Получено положительное решение РОСПАТЕНТА, подтверждающее новизну системы.

Рис 9 Фрагмент осциллограммы экспериментальных исследований рассогласования движения концов траверсы пресса ПВГ 18-1600 Рз, Рь Рг - давление в левом и правом гидроцилиндрах и общее после насоса, Б2, - перемещение левого и правого концов траверсы

В работе представлены результаты экспериментальных исследований технического состояния гидропривода пресса ПГВ-8-2-0 с возвратно-поворотным ударником (рис 10), которые подтвердили эффективность применения метода подобия функционирования систем на этом этапе контроля их технического состояния

Целью этих исследований являлась также экспериментальная апробация способа контроля технического состояния гидропривода Новизна этого способа защищена авторским свидетельством №1800110 (Россия, МКИ Б04 В 51/00)

В качестве параметров, определяющих качество функционирования пресса, были приняты 8 - зазор в сопряжении пары поршень-цилиндр поворота, /л - вязкость масла, £>0 - подача насоса постоянной производительности, время 1 поворота ударника, величина утечек <2у масла через зазор д в уплотнениях, диаметр ё, длина хода Н и площадь Б поршня, а также длина перекрытия 1 уплотняющих элементов

На базе реального пресса ПВГ 8-2-0 был создан экспериментальный стенд Были получены и в ходе эксперимента использованы обобщенные критериальные выражения подобия функционирования пресса, проведены его сравнительные испытания

В процессе экспериментальных исследований сначала исследовались параметры работоспособного, исправного пресса При этом значения параметров

(давление после насоса, угол поворота ударника, вертикальный ход ударника, давление в скалке, сигнал о включении и выключении пускового электромагнита, время) записывались на осциллограмму. Затем эксперимент повторялся, но уже при искусственно созданной неисправности. Осциллограмма, соответствующая исправному прессу, была принята за исходный аналог, по кривым параметров, изображенных на ней, определялись исходные значения параметров.

Результаты эксперимента позволили выполнить двусторонний анализ технического состояния пресса,

Во-первых, по виду осциллограмм. Методом наложения осциллограммы-аналога и осциллограммы-оригинала визуально, на первом этапе, уже определялось подобие функционирования пресса при разных его состояниях: исправном и неисправном.

Рис.10. Пример осциллограммы процесса функционирования

Во-вторых, по обобщенным критериальным уравнениям и индикаторам подобия определялась возможная причина неисправности ее и количественное значение. Влияние вязкости масла на качество функционирования пресса определялось, например, по критериальной зависимости:

У Аре-0^-.

Vя".** )

На основе руководства по эксплуатации пресса значения основных показателей пресса были приняты в^пределах:

где числа в скобках означают: первые - это оптимальные, а вторые - односторонние предельные значения параметров, удовлетворяющие заданному, исправному и работоспособному состоянию гидропривода

Были рассчитаны значения частных критериев подобия функционирования (например, ж, = 12,75- = 10,93 • 103 ) для исходных и искомых параметров (например, вязкости масла ¡лр =\46,Нсм'1) при действительных условиях эксперимента. Отклонения действительных значений искомых параметров не превысили 7% (136,4, Н.см"2, 5р=1,710-5,м) от расчетного (ц) и требуемого (8р), что, однако, показало на несоответствие масла заданному значению вязкости при удовлетворительном зазоре

В диссертации приведены также результаты экспериментальных исследований возможности и эффективности применения метода подобия функционирования при решении вопросов взаимозаменяемости подсистем гидропривода оборудования.

Возможность использования метода подобия функционирования была апробирована при выборе и анализе взаимозаменяемости аналога по насосу I:VE35QR-I-2I-CVP-JT6 гидропривода агрегата для литья под давлением деталей обуви BS 204/18 производства фирмы „ОМ^аШ" (Италия). Насос обеспечивает время впрыска композиции (т - 2 - 2,5 с; частоту вращения шнека

инжектора пш = 2с' и давление Р =12 МПа. Для анализа были получены и использованы, например, такие частные критерии подобия функционирования агрегата:

*ш =ПшЯгм1<2;, *,. = = .

значения которых для насоса PVE35QR-I-2I-CVP-JT6 были предварительно рассчитаны:

Аналогичные критерии были рассчитаны для регулируемых насосов отечественного производства. В результате в качестве взаимозаменяемого, по признаку подобия функционирования, аналога принят отечественный регулируемый по давлению насос типа РНА1Д63/320 УХЛ4. При условии обеспечения постоянства значения критерия (критерия времени впрыска) насос обеспечивает лучшее время впрыска (^=1,8, с) Значение критерия жр для этого насоса равно 80, что,

по сравнению с заменяемым насосом, расширяет зону регулирования по давлению.

Экспериментальная проверкаэффективностиметода подобия функционирования при испытании и безразборной диагностике подсистем оборудования была проведена на натурных образцах элементов гидропривода. Выполнялась безразборная диагностика пяти пластинчатых маслонасосов типа БГ-12. Для этого был изготовлен стенд, новизна которого защищена патентом на изобретение (патент РФ №. 2011038).

В качестве исходной была принята функциональная зависимость

В качестве моделей подобия функционирования были использованы такие частные критерии подобия функционирования:

_ у-Р _у Н _а-Ы уТУ

^%п2Р'Кг= <2 ;к> = (ч«Гк* = <2^РН'

где: Z - зазор между ротором и статором насоса (по малой оси эллипса); Н- высота и средний шаг SW волнистости участков поверхности статора в местах его износа (в зонах начала и окончания процесса нагнетания и окончания процесса всасывания масла); суммарная площадь поперечного сечения кольцевых рисок на поверхности статора в зоне нагнетания - / В качестве диагностических параметров приняты: подача насоса - Q; давление нагнетания - Р; виброускорение в зонах износа статора - а, коэффициент кинематической вязкости - v, F -составляющая усилия прижатия пластин к поверхности статора, зависящая от давления нагнетания; N - ударная нагрузка, импульс силы на пластину со стороны волнистости.

Выходными параметрами насоса были приняты (решалась задача безразборной диагностики) зазор между ротором и статором насоса и волнистость поверхности статора в зоне износа, в качестве диагностического параметра было принято виброускорение.

Для указанных выходных характеристик были получены критериальные уравнения и соответствующие им индикаторы подобия:

По уравнениям для Z яН в процессе диагностики маслонасоса определялись действительные значения этих параметров без разборки насоса. Для этого в процессе работы насоса замерялось виброускорение а. Значения q, п,Ы, Р,ц были приняты постоянными. Измерялось давление нагнетания. После подстановки данных в критериальные уравнения рассчитывались значения искомых параметров зазора и волнистости.

По окончанию эксперимента выполнялась обработка осциллограмм, а результаты их обработки оформлялись в виде таблиц и графиков. Исследованные насосы разбирались с целью измерения действительных значений структурных параметров.

На рисунках 11 и 12 представлены, в качестве примера, вибрационные характеристики различных насосов с характерными значениями структурных параметров.

По графикам можно проследить влияние величины волнистости (выработки) статора на виброускорение. Этот вывод следует из сравнения как насосов №1 и №2, так и насосов №3 и №4.

Наличие волнистости приводит при малых диапазонах давления к некоторому повышению подачи насоса (очевидно, вследствие увеличения рабочего объема насоса).

Однако при больших давлениях (насос № 5 - при Р = 4 МПа, насос № 2 при Р>1,5 МПа) эффект этого дефекта пропадает вследствие повышения утечек масла через волнистую поверхность над превышением рабочего объема.

Рис.10. Зависимость величины вибрации в насосах

от давления нагнетания (№>Н3): 1,2 - увеличенный зазор между статором и ротором; 3,5 - различная волнистость внутренней поверхности статора; 4 - новый насос; — эксперимент; — теория.

Выводы, сделанные на основе анализа результатов экспериментальных исследований, подтверждают предположения о возможности безразборной диагностики гидравлических элементов (в данном примере насосов) с помощью критериев подобия (я;1=сош1). Действительно, как видно из критерия щ и анализа насосов №1 и №2, приходим к заключению, что при постоянных значениях вязкости масла V и усилия прижатия пластин Б возрастание зазора приводит к снижению подачи насоса.

ЯШ

ШчАШЛЫШМНмИ

РИМНППН

а = 5 м с2 Насос №1 Зазор между статором и ротором 1,025 мм

пмткплпкпАпмш ^ШаШШЖИШШШ'л!!

г 4 4 ]' 1 гп

1 1

а = 2,8 м с"2 Насос №3 Волнистость на внутренней поверхности статора

Рис 11 Осциллограммы вибрации пластинчатых насосов

В диссертации приведены также результаты исследования методом подобия функционирования бытовой холодильной техники При этом реальная холодильная машина (ХМ) представляется системой, состоящей из объединенных определенным образом подсистем Для каждой из подсистем автором определены частные и обобщенные критерии, критериальные уравнения и индикаторы подобия функционирования, которые могут быть использованы на различных этапах жизненного цикла холодильной техники Новизна выдвинутых положений в этом направлении исследований установлена патентом России, выданном на «Способ определения параметров компрессионной холодильной машины»

Для подсистемы «испаритель холодильной машины», например, критерий подобия функционирования по выходной характеристике «холодопроизводи-тельность» имеет вид

где разность температур воздуха в испарителе,

воздуха, соответственно в начале и в конце переходного процесса в начальный период таботы ХМ (от момента запуска до первого срабатывания терморегулятора), ЛСЫ = Сн — Ск - разность теплоемкостей воздуха в испарителе, С„, Ск теплоемкость воздуха в начале и в конце переходного процесса, Ун - общий объем испарителя, аг„ - коэффициент температуропроводности стенки испарителя, р - холодопроизводительность компрессора ХМ, т - время переходного процесса в начальный период работы ХМ, - коэффициент теплопроводности стенки испарителя

Нормативное значение критерия подобия Ядн рассчитывают при нормативных значениях, входящих в приведенное выше выражение, параметров Для ХМ компрессорного типа значение этого критерия определено

автором посредством обработки статистических данных Результаты исследований по этому направлению внедрены в ОАО «Сервисбыттехника» г Ростова-на-Дону

Таким образом, показанные примеры использования метода подобия функционирования при исследовании технического состояния оборудования

дают наглядное представление об эффективности этого метода Рекомендации по модернизации, управлению техническим состоянием прессового оборудования и взаимозаменяемости изделий импортного и отечественного производства внедрены на АО «Дончанка»

В седьмой главе диссертации представлены результаты методологии теоретического исследования и практического применения метода подобия функционирования технических систем, включающих разнородные подсистемы В качестве примера приведена методика практического решения задачи подбора (конфекционирования) материалов подсистемы «одежда» системы «человек - одежда - среда» по условию сохранения пододежной комфортности человека При этом использован критерий комфортности указанной системы, полученный с использованием методологии и теоретических положений метода подобия функционирования систем

Параметрами подсистем «человек», «одежда», «среда» были приняты такие теплофизические показатели

- дня подсистемы «человек» энергозатраты (Е), влагопотери (ВВпт> температура поверхности тела человека (тГ), время пребывания в среде (г),

- для подсистемы «одежда» (зимнее пальто) толщина (8), коэффициент воздухопроницаемости (ВР), теплопроводность (Л), температуропроводность (а), площадь одежды (8), поверхностная плотность (р),

- для подсистемы «среда» скорость ветра г, температура воздуха Тв, влажность

Были получены частные критерии подобия функционирования системы и критерий комфортности

где - соответственно, частные критерии подобия

функционирования системы, определяющие влияние на комфортность плотности, воздухопроницаемости, площади поверхности, теплопроводности, температуропроводности, влагопотерь, толщины, влагопроницаемости, энергосопротивления материала Частные критерии были получены в функции независимых переменных времени, температуры, энергозатрат человека, скорости потока окружающей среды Обобщенный критерий комфортности был сформирован в соответствии с направлением исследования комфортности (в экстремальных условиях среды, энергозатрат и др ) и градиента влияния (прямое или обратное) на комфортность учитываемых параметров системы

Были получены также критерии подобия функционирования системы ЧОС для проектирования одежды, испытания и конфекционирования ее мате-

• Пх=~5

£ Лм7

риалов, которые были использованы при подаче заявки на изобретение «Способ конфекционирования материалов швейных изделий» и на швейных предприятиях (ООО «Автогарант» Краснодарского края) при подборе материалов одежды для МЧС. Было установлено, что расхождение между базовыми и расчетными (при подборе материалов) значениями критерия комфортности не превышают 12 %.

Принципы построения и применения моделей подобия функционирования систем были использованы также при исследовании свойств текстильных материалов. При этом был получен и использован обобщенный критерий комплексной оценки износостойкости сорочечно-платьевых тканей:

%г=Вр™Ътр1т\а

В этот критерий входят такие показатели и параметры, как жесткость материала при изгибе, его температуропроводность, плотность, толщина, число циклов нагружений и др. Однако приведенный критерий, естественно, не отвечает идее подобия функционирования системы «человек - одежда - среда», а лишь иллюстрирует возможность использования метода подобия и для подобных, исследовательских целей.

ОБЩИЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. Анализ современных научных тенденций и практических задач по совершенствованию производства и эксплуатации технических систем в легкой промышленности показал на актуальность разработки и внедрения в практику новых методологий системного управления жизненным циклом этих систем, в частности, методологии CALS-технологий. Этому способствует также сложившийся между предприятиями легкой промышленности России и зарубежными фирмами интенсивный обмен техническими изделиями и технологиями.

2. Сформулированы основные признаки концепции подобия функционирования технических систем как нового вида подобия и нового метода исследования систем, главным из которых является признак: «подобие целевой функции при неподобии (аналогии) системы».

3. Разработаны теоретические положения методологии подобия функционирования технических систем, в том числе:

- о подобии функционирования элементарных технических однородных и неоднородных подсистем одного функционального назначения, подсистем с переменным и постоянным масштабом и вектором действия, автономных и действующих в составе системы;

- о подобии функционирования технических систем с последовательным, параллельным и комбинированным объединением элементарных подсистем,

- о необходимых условиях подобия функционирования и о моделях подобия функционирования технических систем;

- о стохастическом подобии функционирования подсистем и о подобии функционирования подсистем с обратными связями;

- о функциях чувствительности подобия функционирования систем.

3. Разработаны принципы, алгоритмы и программы по созданию и отработке моделей подобия функционирования систем на этапах их проектирования, управления техническим состоянием в процессе технической эксплуатации, модернизации, исследования взаимозаменяемости;

4. Получены частные и обобщенные критериальные выражения-индикаторы подобия функционирования для элементарных подсистем гидропривода (плунжерного и пластинчатого насосов, гидрораспределителей с электро- и гидроуправлением, трубопроводов, фильтров, гидроцилиндров, клапанов различного назначения), прессового оборудования легкой промышленности, холодильной техники.

5. Аналитические исследования моделей подобия функционирования гидропривода показали их корректность и большую информативность и универсальность применения, нежели известные модели классического подобия, например, при исследовании взаимозаменяемости рабочих жидкостей.

6. Аналитические и экспериментальные исследования подобия функционирования прессового оборудования показали не только возможность определения действительных причин перекосов концов траверс (у двухцилиндровых прессов), но и возможность принятия инженерного решения по устранению

этого перекоса Новизна одного из таких решений подтверждена патентом на изобретение «Способ синхронизации движения траверсы пресса»,

7 Аналитические и экспериментальные исследования подобия функционирования пластинчатых насосов типа БГ 12-4Б показали возможность и корректность безразборной диагностики агрегатов с помощью этого метода и несложных стендов Новизна такого подхода при испытаниях и безразборной диагностике элементов гидропривода подтверждена патентами на изобретения «Способ контроля технического состояния гидропривода» и «Стенд для испытания элементов гидропривода»

8 Возможность использования моделей подобия функционирования при исследовании взаимозаменяемости подсистем подтверждена на примере агрегата для литья деталей обуви фирмы «OttogaШ» при замене импортного регулируемого по давлению насоса типа ГУБ 35 QR-1-21-CVP-JГ6 на отечественный регулируемый насос РИА 1Д 63/320 УХЛ4

9 Исследования проблем комфортности, конфекционирования, износостойкости системы «человек - одежда - среда» методом подобия функционирования показали его эффективность при исследовании малых эргатических систем

10 Исследования, выполненные автором в области создания методологии по формированию, достижению и сохранению заданных критериев качества функционирования технических систем являются приоритетными в области теории подобия и теории модели

11 Полученные результаты теоретических и экспериментальных исследований систем и элементов машин, а также практическое использование этих результатов предприятиями легкой промышленности, а также научными и образовательными организациями России позволяют сделать вывод о научной и практической новизне методологии подобия функционирования технических систем, возможности и эффективности ее использования на разных этапах жизненного цикла различных технических систем

Основные положения диссертации опубликованы в работах:

1 Першин В А Методология подобия функционирования технических систем Монография / В А Першин, под ред д т н , проф А Н Дровникова -Новочеркасск УПЦ «Набла» ЮРГТУ (НПИ), Шахты Изд-во ЮРГУЭС, 2004 - 227 с

2 Першин В А Инженерная подготовка и контроль технического состояния оборудования [Текст] / В А Першин, О В Жданова // Кожевенная и обувная промышленность -1990 -№10

3 Першин В А Исследование технического состояния машин как явления, подобного заданному [Текст] / В А Першин // Надежность и контроль качества / Стандарты и качество - М Изд-во стандартов, 1991 - №3 - С 1720

4 Першин В А Использование метода подобия при решении проблем модернизации оборудования [Текст] / В А Першин, В В Сторожев, О В Жданова // Известия вузов Технология легкой промышленности - 1991 - №6

5 Першин В А Метод подобия при инженерном исследовании взаимозаменяемости элементов, систем машин [Текст] / В А Першин, О В Жданова // Известия вузов Технология легкой промышленности -1991 - №4

6 Першин В А Метод комплексного управления долговечностью машин и оборудования / Материалы научно-технич конф -М МТИ, 1992 -С 157

7 Теоретические аспекты функционального подобия при совершенствовании техники и технологии / Тезисы докладов межвузовской научно-техн конф-М МТИД992-С232

8 Першин В А Анализ и синтез методов и средств достижения синхронизации движения цилиндров вырубных прессов [Текст] / В А Першин, О В Жданова, В В Губарев // Совершенствование техники, технологии и повышение эффективности предприятий сб науч тр / Шахтинский технологический институт бытового обслуживания - Шахты, 1993 - С 201-204

9 Першин В А Диагностика гидропривода обувных машин в производственных условиях [Текст] / В А Першин, О В Жданова // Известия вузов Технология легкой промышленности - 1991 - №6

10 Першин В А Исследование методики безразборной диагностики элементов гидропривода [Текст] / В А Першин, О В Жданова // Совершенствование техники, технологии и повышение эффективности предприятий - Шахты ШТИБО, 1993 -С 194-197

11 Першин В А Исследование методики безразборной диагностики элементов гидропривода [Текст] / В А Першин, О В Жданова // Совершенствование техники, технологии и повышение эффективности предприятий — Шахты ШТИБО 1993 -С 194-197

12 Першин В А Принципы создания систем «объект техники - технологический процесс - продукция» на основе теории подобия функционирования [Текст]/В А Першин//Сб науч тр ШТИБО Вып 17 -ШТИБО, 1995

13 Першин В А Использование теорий квалиметрии и подобия при оценке технических объектов [Текст] / В А Першин, О В Жданова // Сб науч тр ШТИБО -Шахты ШТИБО, 1995 -Вып 17 -С 35-37

14 Першин В А Применение метода функционального подобия привыборе метериалов для изготовления швейных изделий из натурального шелка [Текст]/В А Першин,ИВ Никитин//Шелк -Ташкент -1995 -№12

15 Першин В А Основы подобия функционирования системы «Техника-технология-продукция» [Текст] монография / В А Першин - Новочеркасск НГТУ, 1996 - 120с

16 Першин В А Подобие функционирования - как метод достижения заданного качества текстильных материалов при их создании и эксплуатации [Текст] / В А Першин // Материалы междунар науч -техн конф - Украина, Хмельницкий гос технол ун-т, 1996

17 Першин В А Подобие функционирования - как метод синтеза и анализа холодильной техники [Текст] / В А Першин, Р В Плякин // Холодильная

техника материалы междунар науч -техн конф - СПб, СПИХТ, 1998 -С 54

18 Першин В А Подобие функционирования - как принцип формирования и оценки целевых систем [Текст] / В А Першин // Изв вузов Северо-Кавк регион Техн науки - Новочеркасск, 1999 - С 47-51

19 Першин В А Об исследованиях в швейном производстве с позиции теории функционального подобия [Текст] / В А Першин, И В Никитин / Материалы Междунар науч -технич конф, - Украина, Хмельницкий гос технол ун-т, 1996

20 Першин В А Оценка комфортности системы «человек - одежда - среда» [Текст] / В А Першин, Л А Осипенко, И Н Зайкина // Совершенствование техники и технологии межвуз сб науч трудов - Шахты ДГАС, 1999 -Вып 32

21 Першин В А Принципы создания баз данных для ИЭТР CALS-технологий на основе метода подобия функционирования систем [Текст] / В А Першин, А Н Дровников // Новые технологии управл движением техн об-ов материалы 5-й Междунар научн -техн конф / Ростов-на-Дону Изд-во СКНЦ ВШ, 2002

22 Осипенко Л А Моделирование системы «человек - одежда - среда» на этапе конфекционирования материалов для подсистемы «одежда» [Текст] / Л А Осипенко, В А Першин, А И Жаворонков // Изв Вузов Сев Кавк регион Техн науки Приложение №6 - 2004

23 Першин В А Определение технического состояния гидропривода горных машин в условиях подземной эксплуатации [Текст] / В А Першин, А Н Дровников // Научно-технические и соц -экономические проблемы Российского Донбасса сб науч тр / ШИ ЮРГТУ - Новочеркасск, 2003 -286 с - ISBN 5-88998 342

24 Першин В А Подобие функционирования систем - как мировоззренческая категория [Текст] / В А Першин // Экология, технологии и оборудование сб науч тр / Донской государственный технический университет - Рос-тов-наДону ДГТУ, 2001 - С 48-50

25 Першин В АО подобии функционирования систем [Текст] / В А Першин // Экология, технологии и оборудование сб науч тр / Донской государственный технический университет - Ростов-на-Дону ДГТУ, 2001 - С 45-48

26 Першин В А Сертификация продукции на основе метода подобия функционирования систем [Текст] / В А Першин // Экология, технологии и оборудование сб науч тр / Донской государственный технический университет - Ростов-на Дону ДГТУ, 2001 - С 48-52

27 Першин В А Моделирование подобия функционирования систем [Текст] / В А Першин, А Н Дровников // Новые технологии управл движением техн об-ов материалы 3-й междунар науч -техн конф - Ростов-на Дону Изд-во СКНЦ ВШ, 2000

28 Першин В А Принципы создания систем «объект техники - технологический процесс - продукция» на основе теории подобия функционирования

[Текст]/ВА Першин//Сб науч тр ШТИБО -Шахты ШТИБО, 1995 -Вып 17

29 Першин В А Принципы создания баз данных для ИЭТР CALS-технологий на основе метода подобия функционирования систем [Текст] / В А Першин, А Н Дровников // Новые технологии управл движением техн об-ов материалы 5-й Междунар науч -техн конф - Ростов-на-Дону Изд-во СКНЦ ВШ, 2002

30 Першин В А Моделирование подобия функционирования систем [Текст] / В А Першин, А Н Дровников // Новые технологии управл движением техн об-ов материалы 3-й междунар науч -техн конф -Ростов-на Дону Изд-во СКНЦ ВШ, 2000 - С 89-91

31 Першин В А Моделирование подобия функционирования систем [Текст] / В А Першин // Моделирование Теория, методы и средства материалы междунар науч -практ конф в 8 ч / Юж -Рос гос техн ун-т - Новочеркасск УПЦ«Набла», 2001 -4 7

32 Першин В А Методология исследования подобия функционирования технических систем [Текст] / В А Першин // Изв вузов Северо-Кавк регион Техн науки Приложение №2 - Новочеркасск, 2004 -С 17-24

33 Першин В А Моделирование подобия функционирования системы «Человек - машина - среда» [Текст] / В А Першин // Новые технологии управления движением технических объектов материалы 4-ой Междунар науч -технич конф -Ростов-на-Дону Изд-во СКНЦ ВШ, 2001

34 Першин В А Модели подобия функционирования технических систем и их применение в аспекте CALS-технологий транспортных средств [Текст] / В А Першин // Изв вузов Северо-Кавк регион Техн науки / Автомоб сервис, организ движ и безоп-ть движ Прилож №3 — Новочеркасск, 2004 - с 54-59

35 Першин В А Методология управления техническим состоянием транспортных средств на основе моделей подобия их функционирогвания [Текст] / В А Першин, Е М Зайкин // Изв вузов Северо-Кавк регион Техн науки / Автомоб сервис, организ движ и безоп-ть движ Прилож №3 - Новочеркасск, 2004 -С 107-116

36 Першин В А Метод экспресс - диагностики автомобиля [Текст] / В А Першин, В А Вислогузов // Совершенствование техники, технологии и проблемы экологии производства сб науч тр / Шахтинский технологический институт бытового обслуживания -Шахты, 1994 -Вып4 -С 51-53

37 Першин В А Анализ подобия основных характеристик автомобилей [Текст] / В А Першин, Ю Р Алиев, С Г Соловьев // Радиотехника, оборудование и технологии сб науч тр / Донская государственная академия сервиса -Шахты, 1998 -Вып26 -42 -С 106-108

38 А с 1800110, Россия, МКИ F 04 В 51/00 Способ контроля технического состояния гидропривода [Текст] / В А Першин, О В Жданова - БИ № 9, 1993г

39 Пат РФ № 2168681 МКИ F25 В 49/00, 49/02 Способ определения параметров компрессионной холодильной машины [Текст] / В А Першин, В В Левкин, Р В Плякин - БИ №16, 2001

40 Пат РФ 2011038 МКИ F 15 В 19/00 Стенд для испытания элементов гидропривода [Текст] / В А Першин, О В Жданова, Н Сафаров - БИ №7, 1994

41 Пат по заявке N 5037799/МКИ5, В 30 В15/24 Система синхронизации траверсы гидравлического пресса [Текст] / В А Першин, О В Жданова, В В Сторожев, В И Губарев -1993

42 Bulgakow, A Drownikow, V Perschin Criteria of Taking Decisions at Technical Operation of Building Machinery m Conditions of the Construction Plant /19th International Symposium on Automation and Robotics in Construction -Washington, 2002 p 104-107

43 Першин В А Численный метод анализа и синтеза комфортности системы «человек - одежда - среда» [Текст] / В А Першин, Л А Осипенко, И Н Зайкина // Новое в технологии текстильной и легкой промышленности сб науч тр Междунар науч -техн конф - Витебск ВГТУ, 2000

44 Першин В А Разработка и внедрение методов и средств по обслуживанию и ремонту импортного оборудования с учетом его технического состояния [Текст] /ПершинВ А //ВИТИЦ Сб реф НИР и ООКР Сер Легкая пром-ть -1991 -№8

45 Осипенко Л А Методика конфекционирования сорочечно-платьевых тканей с использованием теории подобия и функционирования [Текст] / Л А Осипенко, А И Жаворонков, В А Першин // Сб науч тр МГУС -М МГУС, 2004

46 Першин В А Оценка комфортности одежды по теплофизическим показателям эксплуатации на основе теории подобия [Текст] / В А Першин, О В Тимошенко, Л А Осипенко // Радиотехника, оборудование и технология сервиса сб научн тр ШТИБО Вып 26 Ч 2 -Шахты ДГАС, 1998 -С 140-142

47 Першин В А Функциональное подобие технических объектов - вопрос теории и практики [Текст] / В А Першин // Сб научн трудов ШТИБО Вып 2 -Шахты, ШТИБО -1993

48 Осипенко Л А Подобие функционирования - как метод достижения заданного качества швейных изделий [Текст] / Л А Осипенко, В А Першин //Сервис большого города сб науч тр-овУТИ -Уфа, 1999 -С 108-109

ИД № 06457 от 19 12 01 г Подписано в печать 13 04 05 Формат бумаги 60x80/16 Печать оперативная Уел п л 2,8 Уч -изд л 2,3 1 ираж 100экз Заказ №139

ПЛД№65-175 от 05 11 99г Издательство ЮРГУЭС Типография Издательства ЮРГУЭС 346500, г Шахты, Ростовская обл, ул Шевченко, 147

os. р/- №

S88

1P Чк¥ /Oí]1)

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. ОСНОВЫ МЕТОДОЛОГИИ ПОДОБИЯ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ.

1.1. Концепция подобия функционирования технических систем.

1.1.1. Подобие функционирования систем - как мировоззренческая категория; понятия и определения в области подобия функционирования систем.

1.1.2. Критерии подобия функционирования, как обобщенные параметры систем .21 1.1.3: Обобщенные индикаторы подобия, как средство оценки и достижения качества функционирования технической системы.

1.2. Концепция моделирования подобия функционирования систем.

1.2.1. Модели и моделирование подобия функционирования систем.

1.2.2. Формулирование концепции моделирования подобия функционирования систем.

1.3. Методология подобия функционирования технических систем

1.311. Основные признаки и условия подобия функционирования технических систем.

1.3.2. Основные принципы методологии реализации подобия функционирования технических систем на различных этапах их жизненного цикла.

1 АПроблемы и задачи исследований в области подобия функционирования технических систем.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 1.

Глава 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ МЕТОДА ПОДОБИЯ;

ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ СИСТЕМ.

2.1 .Основы теории подобия функционирования подсистем.

2.1.1. Общие положения

2.1.2.Подобие функционирования однородных подсистем единого целевого назначения.

2.1.2.1.Общее условие подобия функционирования подсистем.

2.1.2.2. Подобие функционирования однородных подсистем, отличающихся масштабом целей. назначения.

2.1.3.1. Общие положения

2.1.3.2. Автономные неоднородные подсистемы единого целевого назначения.

2.1.3.3; Подобие функционирования неоднородных, но единого целевого назначения, взаимозаменяемых или действующих в составе системы подсистем.

2.1.4. Подобие функционирования подсистем с переменными целями.

2.1.4.1. Подобие функционирования подсистем с переменными значениями выходных характеристик.

2Л.4.2.Подобие функционирования подсистем с переменным вектором выходных характеристик.

2.1.4.3.Подобие функционирования обратимых подсистем.

2.2. Стохастическое подобие функционирования подсистем.

2.3. Чувствительность подобия функционирования технических систем.

2.4 Основы теории подобия функционирования систем.

2.4.1 Общие положения.

2.4.2 Подобие функционирования систем с последовательным объединением подсистем:.

2.4.2.1 Подобие функционирования системы с последовательным объединением обеспечивающей и реализующей подсистем.

2.4.2.2 Подобие функционирования систем с последовательным соединением к подсистем.

2.4.3. Подобие функционирования систем с параллельным объединением подсистем.

2.4.3.1 Системы с параллельным объединением однородных независимых подсистем.

2.4.3.2 Системы с параллельным объединением однородных взаимозависимых подсистем.

2.4.4.Подобие функционирования систем с комбинированным объединением подсистем.111=

2.4.4.1. Общие положения.111;

2.4.4.2.Система с отрицательной обратной связью.

2.5. Теорема о подобии функционирования технических систем.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 2.

Глава 3. МЕТОДОЛОГИЯ И МОДЕЛИ ПОДОБИЯ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ НА РАЗЛИЧНЫХ ЭТАПАХ ИХ ЖИЗНЕННОГО ЦИКЛА .131 3.1. Использование моделей подобия функционирования при поддержке жизненного цикла систем (в аспекте CALS - технологий).

3.2. Методология исследования технических систем методом подобия функционирования на этапе их проектирования.

3.3. Методология исследования технических систем методом подобия функционирования на этапе их эксплуатации.

3.3.1 Общие принципы анализа и синтеза технических систем методом подобия функционирования на этапе их эксплуатации.

3.3.2. Методология управления техническим состоянием систем методом подобия функционирования.

3.3.3. Методология управления процессами модернизации технических систем методом подобия функционирования.

3.3.4. Методология исследования взаимозаменяемости технических систем методом подобия функционирования.

3.4. Подобие функционирования - как метод экспериментальных исследований и испытаний технических систем.

3.4.1. Анализ методов экспериментальных исследований и испытаний технических систем, основанных на теории подобия.

3.4.2. Общие принципы экспериментальных исследований технических систем методом подобия функционирования.

Глава 4. ОСНОВЫ МЕ ТОДОЛОГИИ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОДОБИЯ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ ЛЕГКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

С РАЗНОРОДНЫМИ ПОДСИСТЕМАМИ.

4.1 Общие положения.

4.2. Моделирование подобия функционирования системы «человек - одежда — среда».

4.3. Моделирование подобия функционирования системы «техника - технология — продукция».

4.4. Моделирование подобия функционирования системы человек - машина - среда».

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 4.

Глава 5. ТИПОВЫЕ МОДЕЛИ ПОДОБИЯ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ПОДСИСТЕМ И

СИСТЕМ МАШИН И ОБОРУДОВАНИЯ ЛЕГКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ.

5.1. Основы моделирования подобия функционирования гидропривода машин и оборудования легкой промышленности.

5.1.1. Области применения гидропривода в машинах и оборудовании легкой промышленности.

5.1.2. Типовые модели подобия функционирования подсистем гидропривода.

5.2. Модели подобия функционирования типовых систем гидропривода машин и оборудования.

5.2.1. Модели подобия функционирования гидропривода с использованием аккумулируемой энергии рабочей среды.

5.2.2. Критериально-параметрическая модель гидропривода пресса ПВГ 8-2-0.

5.2.3. Индикаторная модель подобия функционирования гидропривода пресса: ПВГ-8-2-0.

5.2.4. Модели подобия длительности циклов (быстродействия) пресса

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 5.

Глава 6. ПОДДЕРЖКА ЖИЗНЕННОГО ЦИКЛА ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ ЛЕГКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ МЕТОДОМ ПОДОБИЯ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ.

6.1. Исследование технического состояния систем методом подобия> функционирования.

6.1.1. Общие положения.

6.1.2. Метод подобия функционирования, как основа контроля технического состояния систем.

6.1.3. Безразборная диагностика прессов для вырубания деталей обуви методом подобия функционирования систем.

6.1.4. Использование метода подобия функционирования при безразборной диагностике элементов гидропривода обувного оборудования.

6.1.5. Исследование технического состояния холодильной техники.

6.2 Исследование взаимозаменяемости подсистем и систем литьевого агрегата методом подобия функционирования

6.2.1. Исследование взаимозаменяемости механических подсистем литьевого агрегата.

6.2.2 Исследование взаимозаменяемости рабочих жидкостей гидропривода.

6.3 Исследование модернизации прессового оборудования с целью повышения; качества его работы.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 6.

Глава 7. ОСОБЕННОСТИ ИССЛЕДОВАНИЯ МЕТОДОМ ПОДОБИЯ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ СИСТЕМ, ВКЛЮЧАЮЩИХ РАЗНОРОДНЫЕ

ПОДСИСТЕМЫ.

7.1 Исследование системы «человек - одежда - среда».

7.1.1 Использование моделей подобия функционирования при оценке состояния системы «человек - одежда - среда».

7.1.2 Использование моделей подобия функционирования системы «человек -одежда - среда» при исследовании свойств текстильных материалов.

7.1.3 Использование моделей подобия функционирования при проектировании материалов для одежды.

7.2 Использование моделей подобия функционирования при сертификации продукции.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ

ОБЩИЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ.

Одним из современных направлений развития науки и техники является; разработка методологий системной поддержки жизненного цикла объектов техники и технологии. Отмеченная проблема прямо или косвенно отражена в ряде правительственных документов, касающихся государственной политики; России в области науки. К таким документам; относятся: «Приоритетные направления развития: науки, технологий и техники; Российской; Федерации», «Перечень критических технологий Российской Федерации»,.утвержденных Президентом Российской Федерации 30 марта 2002 г. Одним из приоритетных направлений исследований:в рамках этих документов является направление «Информационная интеграция и системная поддержка жизненного цикла продукции (CALS-, CAD-, САМ-, CAE-технологии). Решение указанной; проблемы связано с созданием; и применением соответствующих методов и средств,- в том числе базирующихся на обобщенных моделях функционирования технических систем.

Потенциал же современных научных направлений, в основном, позволяет использование, в зависимости;от поставленной задачи, лишь частных, соответствующих целям исследования, моделей. Каждая изг этих моделей имеет свои; допущения, критерии оценки качества, а, следовательно, в различной степени; позволяет отображать или воспроизводить в условиях однозначности систем-оригиналов; объективные закономерности функционирования систем-аналогов;(в качестве последней может служить сама исследуемая система). Это относится, например, к.таким научным направлениям, как теория: подобия (работы Кирпичева MiB:, Гухмана А.А., Веникова В.А., Венико-ва Г.В., Северцева Н.А., Седова Л.И. и др.), обобщенный анализ (работы Гухмана А.А., Зайцева А.А.), CALS-технологии (работы научных сотрудников АНО НИЦ CALS-технологий «Прикладная логистика» и зарубежных авторов), синергетики (работы Берже П., Помо И., В и даль Р., Колесникова

А.А.), функциональной взаимозаменяемости (Якушева Л.И., Никифорова Л.Д.).

Анализ содержания основных положений теорий подобия, обобщенного анализа, синергетики, функциональной взаимозаменяемости,, моделирования! показывает,, что предлагаемые ими методы исследования ориентированы все же на решение частных задач частными моделями; а не комплекса задач посредством использования единых для определенного класса технических систем и различных этапов itx жизненного цикла моделей качества функционирования.

Таким образом, имеет место проблема исключения имеющегося в науке и технике многообразия одноцелевых моделей при исследовании функционирования;технических и машх эргатических систем на различных этапах их жизненного цикла, выделения и объединения того общего, что присуще всем моделям систем определенного класса и назначения^

Очевидно, что эта проблема относится к оборудованию разных отраслей промышленности, строительства и транспорта, особенно в условиях развивающейся; глобализации в области науки; и техники, расширяющегося* международного обмена их продукцией. В: полной мере эта проблема относится к отечественным и импортным машинам и: оборудованию легкой промышленности (вырубочным прессам, машинам s для литья под давлением, транспортным устройствам с демпфирующими механизмами, гидроприводу и установкам для диагностики его технического состояния; устройствам * для; обработки материалов сверлением и др.). Управление их техническим состоянием на различных стадиях жизненного цикла на основе обобщенных моделей: и единых: критериев качества функционирования, например. точности позиционирования, синхронизации движения рабочих органов является актуальной задачей.

Естественно, что для системной поддержки жизненного цикла этих объектов должны использоваться;обобщенные, ориентированные на заданное качество фунщионирования модели. Эти модели должны являться научно-практической базой но мониторингу, достижению, (уценке, и сохранению jmoco, заданного, качества функционирования. Л это означает, что в основе таких моделей и в целом методологии должно быть заложено подобие функционирования технических систем определенного класса, являющихся по целевому назначению аналогами. Очевидно также, что разработка и использование обобщенных математических моделей поддержки жизненного цикла технических систем легкой промышленности связаны с поиском новых методологических подходов.

Следовательно, разработка методологии поддержки жизненного цикла технических систем легкой промышленности, основанной на использовании единых для определенного класса систем моделях подобия качества функционирования аналогов, в последнее время является актуальнейшей проблемой.

Решению этой проблемы посвящена представленная к защите диссертационная работа. Идея работы заключается в разработке методологии создания и использования математического аппарата, методов и средств, которые на различных этапах жизненного цикла технических и малых эргатиче-ских систем легкой промышленности являлись бы базовыми и едиными для достижения и оценки качества их функционирования по сравнению с заданным качеством (критериями) аналога. Идея подобия функционирования систем является идеей новой. Назвать какие-либо исследования в этом направлении н е представл яется возм ожным.

Целью работы является разработка научно-методических основ по созданию и отработке методологии и м о дел ей; подобия функционирования технических и малых эргатических систем легкой промышленности для поддержки их жизненного цикла в аспекте CALS-технологий.

Объектом исследования являются технические системы и системы, включающие подсистему «человек», применяемые в легкой промышленности.

Предметом исследования являются универсальные математические модели, методы и средства, основанные на, новой? теоретической базе - методе подобия функционирования - и предназначенные для исследования и принятия инженерных решений в процессе жизненного цикла технических и малых эргатических систем в легкой промышленности:

Для достижения поставленной цели; в работе решаются следующие задачи.

В теоретическом плане:

- формулирование концепции нового вида подобия: подобая функционирования и:концепция нового вида моделирования: моделирования подобия функционирования систем;

- выполнение критического анализа известных теоретических аналогий исследуемой проблемы;

- формулирование и обоснование теоретических положений нового метода исследования систем - метода подобия функционирования технических систем, для чего:

- формулирование и обоснование условий подобия функционирования элементарных подсистем разного функционального назначения и разной физической сущности (однородных, неоднородных, с постоянными и переменными целями, с переменным масштабом и вектором выходных характеристик);

-- формулирован ие и обоснован ие условий подобия функцион ирования систем с последовательным, параллельным, комбинированным объединением элементарных подсистем, систем с обратными связями;

- формулирование, обоснование и исследование теоретических положений нового метода моделирования систем: моделирования подобия функционирования систем;

- разработка методологии моделирования подобия функционирования технических систем при их проектировании, контроле технического состояния, сохранении качества функционирования при модернизации, при решении вопросов взаимозаменяемости;

- разработка методологии моделирования подобия функционирования малых эргатических систем;типа «техника - технология - продукция», «человек - машина - среда»,, «чел о век - одежда - среда»;

В прикладном плане:

- разработка алгоритмов и программ формирования критериев и моделирования подобия* функционирования технических систем на; различных этап ах их жизненного цикла;

- исследование вопросов применения метода подобия функционирования при? проектировании, модернизации, взаимозаменяемости; управлении техническим состояниемтехнических систем, при системной поддержке их жизненного цикла в аспекте GALS -технологий.

- апробация полученных моделей подобия функционированиягтехниче-ских систем на реальных технических подсистемах и системах прессового и литьевого оборудования легкой промышленности на различных этапах его жизненного цикла, в том числе в производственных условиях;

- разработка и апробация частных и обобщенных (проектных, эксплуатационных, исследовательских) моделей; подобия; функционирования системы «человек —одежда - среда»;

В диссертации автором выдвинуты такие новые научные положения: 1. Подобие функционирования, как новый вид* подобия; позволяющий исследовать , техническую систему относительно заданного количественно критерия качества ее функционирования;

1. Метод подобия функционирования систем; как новый метод их исследования, основанный на принципах соответствия действительного состояния функционирования систем заданному состоянию функционирования этой же или иной, принятой за аналог, системы;

У.Основные положения теории подобия функционирования технических систем:

3 Л .Теоретическое представление теоремы о подобии функционирования технических систем;

3.2. Теоретические положения по созданию и отработке частных и обобщенных моделей подобия функционирования технических и малых эргатических систем одного и того же их класса и целевого назначения на разных этапах их жизненного цикла;

4. Основы методологии исследования и реализации подобия функционирования машин и оборудования легкой промышленности (например, вырубочных, гладильных прессов, машин и агрегатов для литья, формования и приклеивания под давлением деталей при сборке изделий).

Практическое значение работы заключается в том, что ее выводы и результаты позволяют на основе принятого или рассчитанного аналога качества функционирования технических систем легкой промышленности принимать инженерные и управленческие решения по способам и средствам достижения, оценки, сохранения или изменения качества функционирования реальных технических систем на конкретных этапах их жизненного цикла. Основные положения методологии подобия функционирования технических систем могут быть использованы как проектными, научно-исследовательскими организациями, так и при технической эксплуатации машин и оборудования для поддержки их жизненного цикла, а также при подготовке специалистов различного уровня для предприятий легкой промышленности.

Под руководством автора диссертации выполнены госбюджетные и хоздоговорные научно-исследовательские работы, например: «Разработка и внедрение методов и средств по обслуживанию и ремонту обувного импортного оборудования с учетом его технического состояния» (№ ГР 0187.0032213), «Исследование научных проблем функциональной взаимозависимости технических объектов» (№ ГР 0191.0014630), «Разработка техпроцессов и рекомендаций по восстановлению работоспособности деталей, использованию оснастки сборке и обкатке обувного оборудования» (№ ГР 0187.0032213). Большая работа под руководством автора диссертации выполнена также в соответствии с тематическим планом НИР'(ЕЗН) Министерства образования Российской Федерации на 2003 год по теме «Теоретические основы моделирования качества и создания критериев подобия функционирования транспортных средств в аспекте CALS-технологий.

Методология и модели подобия функционирования технических и малых эргатических систем использованы в легкой и ряде других отраслей пром ышленности и областей знан и я.

1. Система синхронизации траверсы гидравлического пресса. Патент РФ по заявке № 5037799. Позволяет уменьшить перекос концов траверс двухстоечных вырубочных прессов, типа Г1ВГ 18-1600 до значений, не превышающих технологически допустимое значение, равное 0.8 мм. Внедрено на АО «Дончанка», АООО «Мадлена».

2. Способ контроля технического состояния гидропривода. А.с. № 1800110, Россия. Позволяет осуществлять безразборную диагностику технического состояния элементов гидропривода прессового оборудования в условиях ремонтно-механических цехов промышленных предприятий и в испытательных лабораториях. Внедрено на АО «Дончанка», АООО «Мадлена».

3. Стенд для испытания элементов гидропривода. Патент РФ № 2011038. Позволяет выполнять испытание элементов гидропривода общепромышленного назначения с целью определения действительных значений износа и других параметров состояния деталей и сборочных единиц без разборки испытываемых элементов. Внедрение на АО «Дончанка», АООО «Мадлена».

4. Способ определения параметров компрессионной холодильной машины. Патент РФ № 2168681. Позволяет выполнять безразборную диагностику состояния и исследования холодильных машин по их входным, структурным и выходным параметрам (зазоры в цилиндро-поршневых группах компрессоров, холодопроизводительность и др.). Внедрено на АО «Росбытсервис», г. Ростов-на-Дону.

5. Способ конфекционирования материалов швейных изделий. Положительное решение РОСПАТЕНТА по заявке № 2000131360\12(033066). Позволяет определить необходимые теплофизические и размерные параметры материалов при их подборе или проектировании для конкретной системы «человек - одежда - среда» по заданным условиям аналога, в том числе комфортности. Внедрено на предприятиях легкой промышленности, в частности на ООО «Автогарант» при изготовлении одежды для МЧС.

6. Рекомендации по взаимозаменяемости элементов гидропривода импортного и отечественного производства. Позволяют решать проблему взаимозаменяемости, например насосов гидропривода, по критериям функционирования, в том числе по нагрузочным и иным характеристикам. Внедрено на АО «Дончанка», «Мадлена».

7. Модели, алгоритмы, программы по исследованию технологического оборудования; легкой промышленности, холодильной техники использованы при подготовке трех кандидатских диссертаций по специальности 05.02.13, 05.19.04, двух учебно-методических пособий для студентов специальностей 23.03.00, 23.04.00.

ОБЩИН РЕЗУЛЬТАТЫ-И ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. Анализ современных научных тенденций и практических задач по совершенствованию производства и эксплуатации технических систем в легкой промышленности показал на актуальность разработки и внедрения в практику новых методологий системного управления жизненным циклом этих систем, в частности, методологии CALS-технологий. Этому способствует также сложившийся между предприятиями легкой промышленности России и зарубежными фирмами интенсивный обмен техническими изделиями и технологиями.

2. Сформулированы основные признаки концепции подобия;функционирования технических систем как нового вида подобия и нового метода исследования систем, главным из которых является признак: «подобие целевой функции при неподобии (аналогии) системы».

3: Разработаны теоретические положения методологии подобия функционирования технических систем, в том числе:

- о подобии функционирования элементарных технических однородных и неоднородных подсистем одного функционального назначения, подсистем с переменным и постоянным масштабом и вектором действия,обратимых, автономных и действующих в составе системы;

- о подобии функционирования технических систем с последовательным, параллельным и комбинированным объединением элементарных подсистем;

- о необходимых условиях подобия функционирования и о моделях подобия функционирования технических систем;

- о стохастическом подобии функционирования подсистем и о подобии функционирования подсистем с обратными связями;

- о функциях чувствительности подобия функционирования систем.

3. Разработаны принципы, алгоритмы и программы по созданию и отработке моделей подобия функционирования систем на этапах их проектирования, управления техническим состоянием в процессе технической эксплуатации , модернизаци и, и сел едован и я взаи мозаменяемосги;:

4. Получены частные и обобщенные критериальные выражения-индикаторы подобия функционирования для элементарных подсистем гидропривода (плунжерного и пластинчатого насосов, гидрораспределителей/ с электро- и гидроуправлением, трубопроводов, фильтров, гидроцилиндров, клапанов различного назначения), прессового оборудования легкой промышленности, холодильной техники.

5. Аналитические исследования моделей подобия функционирования гидропривода показали их корректность и большую информативность и универсальность применения, нежели известные модели классического подобия; например, при исследовании взаимозаменяемости рабочих жидкостей;

6. Аналитические; и: экспериментальные исследования? подобия» функционирования прессового оборудования показали не только возможность определения действительных причин перекосов концов траверс (у двухцилиндровых прессов), но и возможность принятия инженерного решения по устранению этого перекоса. Новизна одного из таких решений подтверждена патентом на изобретение «Способ синхронизации движения траверсы пресса»;

7.Аналитические: и экспериментальные исследования подобия функционирования пластинчатых насосов типа?БГ 12-4Б показали возможность и корректность безразборной • диагностики агрегатов; с помощью этого; метода и несложных стендов. Новизна такого подхода при испытаниях и безразборной диагностике: элементов< гидропривода подтверждена патентами на; изобретения «Способ контроля технического состояния гидропривода» и «Стенд для испытания элементов гидропривода».

8. Возможность использования моделей подобия функционирования при исследовании взаимозаменяемости подсистем подтверждена на примере агрегата ■ для литья; деталей обуви - фирмы «Ottogalli» при ? замене импортного регулируемого по давлению насоса типа PVE 35 QR-1-21-CVP-JT6 на отечественный регулируемый насос РНА ТД 63/320 УХЛ4.

9. Исследования проблем комфортности, конфекционирования, износостойкости системы «человек - одежда - среда» методом подобия функционирования показали его эффективность при исследовании малых эргатических систем.

10. Исследования, выполненные автором в области создания методологии по формированию, достижению и сохранению заданных критериев качества функционирования технических систем являются приоритетными в области теории подобия и теории модели.

11. Полученные результаты теоретических и экспериментальных исследований систем и элементов машин, а также практическое использование этих результатов предприятиями легкой промышленности, а также научными и образовательными организациями России позволяют сделать вывод о научной и практической новизне методологии подобия функционирования технических систем, возможности и эффективности ее использования на разных этапах жизненного цикла различных технических систем.

1. Авдеев В.А. Закономерности построения, функционирования и развития технических систем Текст. / В.А. Авдеев, Б.И: Кудрин. Томск, ТГТУ, 1996. - 100с.

2. Авдонькин Ф. Н. Теоретические основы технической эксплуатации автомобилей Текст. / Ф.Н. Авдонькин. М.: Транспорт, 1985. - 215с.

3. Алабужев П.Н. Основы теории подобия, размерности и моделирования Текст. / П.Н. Алабужев. Тула, 19881

4. Александровская Л.Н1, Афанасьев А.П., Лисов А.А. Современные методы обеспечения (безотказности сложных технических систем: Учебник. -М.: Логос, 2003.-208 с.

5. Теория подобия и размерностей. Моделирование Текст.: уч. пособие / П.М. Алабужев, В.Б. Геронимус, Л.М. Минкевич, Б.А. Шеховцов.-М:: Высш. шк. 1968:

6. Алимов О.Д. Бурильные машины Текст. / О.Д. Алимов, Л.Г. Дворников. М.: Машиностроение, 1976. - 230с.

7. Афанасьева Р.Ф. Гигиенические основы проектирования одежды для защиты от холода. М.: Легкая индустрия, 1975. - 223 с.

8. Барзилович Е.Ю., Воскобоев В.Ф. Эксплуатация авиационных систем по состоянию. М.: 1981

9. Башта Т М. Объемные насосы и гидравлические двигатели гидросистем. М.: Машиностроение, 1974 606с.10; Белкин И. Bv Исьемина Г.В. Расчет и оценка функциональной взаимозаменяемости по параметрам надежности //Труды ВНИИНМАШ 1980. -№38

10. Бенькович Е.С., Колесов Ю.Б., Сениченков Ю.Б. Практическое моделирование динамических систем СПб.: БХВ - С-Петербург, 2002. - 464 е.: ил.

11. Берже II. Порядок в хаосе .-Текст. / I I. Берже, И. Помо, Р. Видаль. М.:1. Мир, 1999.13 есекерский В.А. Теория систем автоматического регулированияТекст. /

12. В.А. Бесекерский, Е.П: Попов. М,: Наука, 1972. - 768с.

13. Бескоровайный В:В; Технические средства предприятий сервиса: Учебпособие для вузов / В.В. Бескоровайный, Л.В. Ларина; Под. ред. В.В. Бескоровайногго. Mi: Издательский центр «Академия», 2003. - 304 с.

14. Бобров В.Ф. Основы теории резания металлов Текст. / В.Ф. Бобров.

15. Венделин А.Г. Процесс принятия решения. Таллин: Валгус, 1973.-214с.

16. Веников В.А., Суханов О.А. Кибернетические модели электрических систем. — Энергоиздатт, 1982. 326с.

17. Веников В.А. Теория подобия и моделирования Текст. / В.А. Веников, Г.В. Веников. М.: Высш. шк., 1984. -439с.

18. Вентцель Е.С. Исследование операций. Mi: Сов. радио, 1972

19. Виброакустическая диагностика зарождающихся дефектов/Ф.Я^ Балиц-кий, М.А.Иванова, А.Г. Соколова, Е.И:Хомяков, М.: 1984. -120 с.

20. Водяник Г.М. Математическое моделирование технологических машин

21. Текст.: учеб. пособие / Г.М. Водяник. Новочерк. гос. тех. ун-т. Новочеркасск: НГТУ, 1994. - 256с.

22. Гвишиани Д.М. Методологические аспекты системных исследований./ В кн.: Философско-методологические основания системных исследований. -М.: Наука, 1983

23. Генкин М.Д., Соколова А.Г. Виброакустическая диагностика машин и механизмов. М;: Машиностроение, 1987. - 288 с.26 s Гидравлический привод землеройной машины непрерывного действия'

24. Текст.:; а.с. 836300 СССР МКИ Е 02 F 9/22. / В.Л. Волю веки й, А.Н. Дровников, В.Л. Першин и др.] БИ №21, 1981.

25. Гухман А.А. Введение в теорию подобия Текст. М., «Высшая школа»,1973.- 296с.

26. Гухман^А.А. Обобщенный анализ Текст. / А.А. Гухман, А.А. Зайцев.

27. М.: Изд-во «Факториал», 1998; 304 с.

28. Гухман А.А., Камовников Б.П., Зайцев А.А. О применении обощенногоанализа; в холодильной технологии //Холодильная промышленность. Выи.З. 1991. С.13-17.

29. Джонсон С. Теория регуляторов, приспосабливающихся к возмущениям. //Под ред. К.Т. Леондеса. Фильтрация; и стохастическое управление в динамических системах.-М.: Мир, 1980.

30. Дубов Ю.А., Травкин С.И;, Якимец В.Н. Многокритериальные модели формирования и выбора вариантов систем. М.:;Наука, 1986

31. Дьяконов В., Круглов В. МATEАВ. Анализ, идентификация и моделирование систем. Специальный справочник СПб.: Питер, 2002. -448с.:ил.

32. Дж. Ван Гиг. Прикладная общая теория систем./Кн. I. Пер. с англ. М.: Мир, 1981.

33. Джигкаев Т.С. Основы динамики мостовых перегружателей, кранов и ихзащита;от ударов при наезде на упоры Текст.: автореф. дисс. . на со-ис: уч. ст. докт. техн: наук / Т.С. Джигкаев. ЮРГТУ, 2001.

34. Емельянов С.В., Коровин C.K. Новые типы обратной: связи. М.: Наука,1981.

35. Ерохина Е.А. Теория экономического развития: системно-синергетический подход Текст. / Е.А. Ерохина. http//ek-lit.agava.ru/eroh/l-l.html. - 2003.

36. Каминский Р.П. Основы функционирования: радиотехнических систем: Учеб. пособие -1988 -96 с.

37. Капур К., Ламберсон Л. Надежность и проектирование систем. М.: Мир,1980.

38. Карабанов П.С., Никифоров В.М. Расчет литниковых каналов литьевыхформ для деталей обуви Изв. вузов. Технол. легкой пром-ти, 1991, №3, с. 70-72.

39. Катулев А.Н., Северцев Н.А. Исследование операций:принципы принятиярешений и обеспечение безопасности. -М.: Физматлит. -22 л.47 ирпичев М.В. Теория подобия Текст. / М.В. Кирпичев. М.: Изд. АН1. СССР, 1953.-94с.

40. Клюев А.С. Автоматическое регулирование Текст. / А.С. Клюев. 2-еизд. перераб. и доп. М-: Энергия, 1993. - 390с.49