|
|
| |
|
Veriženje fizikalnih zakonov
V laboratoriju LECAD smo začeli z razvojem prvega modela snovanja tehničnih sistemov leta 1989 in ga razvili do prototipa leta 1992, do leta 1995 pa smo ga vgradili v prototip konstrukterskega okolja. Vendar smo že kmalu opazili omejitev sposobnosti snovanja, ki izvira iz dejstva, da model temelji na opisu obstoječih oblikovnih modelov in na iz njih izpeljanih delovnih principih. Poleg tega je izbira fizikalnih zakonov oziroma relacij podrejena funkcijski strukturi.
Zato smo se odločili za razvoj metode, ki za sintezo zasnov ne bo uporabljala vnaprej generirane funkcijske strukture. Na ta način se izognemo procesu poskus&zmota na katerem temelji današnja sinteza funkcijske strukture. Prav tako se izognemo problemom, ki so posledica togosti funkcijske strukture. Prvi rezultati empirične analize kažejo odsotnost kombinacijske eksplozije.
Za sintezo tehničnih sistemov smo razvili veriženje fizikalnih zakonov (enačb). Sam koncept veriženja temelji na naslednjih opažanjih:
- vsi izdelki delujejo v skladu s fizikalnimi (širše: naravnimi) zakoni
- mnogo tehničnih sistemov vsebuje verigo fizikalnih zakonov
- veriga fizikalnih zakonov razloži delovanje (stimulans-odziv) tehničnega sistema
- obstoj komplementarnosti dejansko omogoča uporabo fizikalnih zakonov za sintezo zasnov tehničnih sistemov
Algoritem veriženja temelji na ideji povezovanja fizikalnih zakonov in njihovih komplementarnih osnovnih shem preko povezovalnih parametrov. Povezovalni parameter je parameter, ki je skupen fizikalnemu zakonu in njegovemu nasledniku v verigi. Rezultat veriženja je veriga, ki predstavlja elementarno zasnovo izdelka in opisuje transformacijo vhodnega parametra v izhodnega. Veriženje predstavlja iskanje in sintezo fizikalnih zakonov in komplementarnih osnovnih shem v strukture, ki so sposobne izpolniti zahtevano funkcijo.
Strukturna sinteza
Na podlagi verig fizikalnih zakonov prehajamo preko osnovnih shem v konkretno, strukturno zasnovo konceptualnih tehničnih sistemov. Vsak fizikalni zakon ima je predstavljen z njemu pripadajočo osnovno shemo (slika 6).
Slika 6. a) simbolna osnovna shema z vzročno in efektivno spremenljivko ter z enim geometrijskih elementom in b) osnovna shema, ki je komplementarna fizikalnemu zakonu statičnega tlaka.
|
|
|
Osnovna shema je sestavljena iz fizikalnih količin in geometrijskih elementov (imenovani tudi wirk elementi-WE), ki jih identificiramo iz fizikalnega zakona (slika 7). Veriženje fizikalnih zakonov poteka le preko povezovalnih fizikalnih spremenljivk, ki predstavljajo vzroke in efekte.
|
Slika 7. Geometrijski elementi (mesta kjer se realizira funkcija) ter povezovalna struktura.
|
|
|
V procesu strukturne sinteze se OS sheme znotraj verige in med posameznimi verigami povezujemo tudi preko geometrijskih elementov (WE - wirk element) in pogojnih fizikalnih lastnosti (slika 8). Tako lahko verige za realizacijo posamezne funkcije, povežemo v sisteme, ki omogočajo realizacijo več funkcij (slika 9).
|
Slika 8. Povezovanje med osnovnimi shemami.
|
|
Slika 9. Povezovanje verig osnovnih shem v sistem za realizacijo več funkcij.
|
|
Primer strukturne sinteze preprostega TS (prijemala) je predstavljen na sliki 10. OS so lahko uporabljene tudi za analizo obstoječih TS, saj izpostavijo njihovo aktivno strukturo in na podlagi fizikalnih zakonov, tudi omogočajo njihovo optimizacijo (slika 11). Povezovalne in oblikovne lastnosti geometrijskih elementov podpira tudi variantno konstruiranje (slika 12).
|
|
Slika 10. Sinteza strukture prijemala; a) veriga fizikalnih zakonov, b) veriga osnovnih shem in c) oblikovanje strukturne rešitve.
|
|
Slika 11. Analiza strukture ščipalke; a)tehnični sistem, b) veriga fizikalnih zakonov in c) veriga osnovnih shem.
|
|
|
Slika 12. Sinteza strukture črpalke; a) veriga fizikalnih zakonov, b) veriga osnovnih shem in c) oblikovane variante strukturne rešitve.
|
|
|
|
| |
|
|
|
