Представляют собой количественную характеристику основных показателей системы.
Включают в себя:
- критерии действия (функционирования);
- критерии качества функционирования;
- критерий надежности (безотказность, долговечность, ремонтопригодность);
- критерии удобства технического обслуживания;
- критерий массы и габаритных размеров.
Критерии действия
Это показатели системы. Количественно они определяют сущность действия технических средств и являются основными предпосылками для принятия решений. Как правило, критерии оговариваются в техническом задании на проектирование.
Например, для генератора:
- время работы, выходная мощность, уровень напряжения, характер нагрузки;
Для электропривода:
- частота вращения, развиваемый момент, вид нагрузки и т.д.
С критериями действия связаны условия функционирования, без знания которых невозможно приступить к разработке изделия.
Среди критериев функционирования выделяют главный функциональный критерий. Для электромеханических систем это, как правило, мощность.
Критерии качества функционирования
Характеризуют поведение системы в установившихся и переходных режимах работы.
Например, для генератора: точность поддержания напряжения или частоты в установившемся режиме, время переходного процесса и перерегулирование при сбросе и набросе нагрузки. При этом, как правило, не удается одновременно обеспечить высокие уровни по всем показателям. Желание обеспечить высокую точность в установившемся режиме заставляет использовать астатические системы регулирования, у которых время переходного процесса больше, чем у статических систем.
Критерий надежности
|
|
Связан с экономическими критериями. Для реализации требований повышения надежности работы систем необходимо увеличивать объем, массу и стоимость элементов системы, тем самым ухудшая ее энергетические показатели. Поэтому задача оценки надежности может быть поставлена как определение уровня надежности, при котором будут наименьшие затраты [6].
Критерий удобства технического обслуживания
Оценивается по среднему времени, затраченному на приведение системы в рабочее состояние за определенный срок ее эксплуатации. При этом к техническому обслуживанию относятся работы по предварительной регулировке и настройке системы, контрольные осмотры, регламентные работы, устранения неисправностей и т.д.
Чем меньше время необходимо на техническое обслуживание, тем качество системы выше.
Здесь же учитывается то, какая квалификация требуется для технического обслуживания.
Критерий массы и габаритных размеров
Является одними из основных показателей качества систем. Особенно они важны для подвижных объектов (летательных аппаратов, автомобилей, морских и речных судов и т.п.) и в меньшей степени – для стационарных объектов. В большинстве случаев следует стремиться к минимальным значениям этих критериев, а при сравнении систем различной мощности часто вводятся удельные показатели: отношения масс или объемов к мощности или наоборот – мощности к массе (объему).
Экономические критерии
Могут включать в себя:
- критерий расхода материала (отношение массы к главному функциональному критерию, то есть масса, приходящаяся на единицу получаемой эффективности). Развитие систем направлено на снижение этого показателя.
|
|
- критерий расхода энергии (отношение затрат энергии в единицу времени к главному функциональному критерию, то есть энергия на единицу эффективности). Частный случай – КПД.
- критерий затрат на информационное обеспечение (отношение затрат на подготовку и обработку информации, необходимой для функционирования технической системы, включая затраты на приобретение и эксплуатацию вычислительной техники, разработку программного или информационного обеспечения к главному функциональному критерию).
- критерий габаритных размеров.
Часто считают, что наиболее общим экономическим критерием являются полные затраты на выполнение поставленной задачи, включающие затраты на проведение научно-исследовательских работ, проектирование, изготовление, транспортирование и эксплуатацию.
В качестве стоимостного критерия в ряде случаев используются удельные затраты, представляющие отношение затрат на выполнение тактической или транспортной задачи к массе транспортируемой целевой нагрузки. Такой критерий чаще всего применяется на транспорте, где основным критерием являются затраты на перевозку одной тонны груза на один километр.
Данные экономические показатели практически использовать сложно из-за наличия существенных неопределенностей в оценке ожидаемых затрат. Это определяется тем, что цены на материалы, затраты на производство и эксплуатационные расходы зависят от значительного числа факторов и за время разработки могут существенно измениться. Кроме того, на последующих стадиях проектирования могут неоднократно подвергаться изменениям ранее выбранные материалы, комплектующие изделия, технологические процессы изготовления и пр.
|
|
В ряде случаев на стадии внешнего проектирования используют косвенные экономические критерии.
Например, для оценки систем и устройств ЛА может служить полетная масса. Этот показатель, являясь разновидностью не только экономического, но и тактического критерия, обладает достаточной общностью и в то же время органично связывает технические и экономические показатели всего ЛА. От полетной массы в большей степени зависят основные летно-тактические характеристики, среди которых дальность и предельная высота полета, скороподъемность, маневренность и т.п.
В силу этого при разработке ЛА проектировщики стремятся в первую очередь к уменьшению его полетной массы (в ряде случаев даже за счет увеличения стоимости конструкции и оборудования).
Под полетной массой системы (устройства) понимается сумма ее установленной массы, дополнительной массы планера и силовой установки, обусловленной массой системы, дополнительной массы первичного источника энергии (авиационного двигателя и приводного устройства) и топлива, необходимых для компенсации потерь при функционировании, массы системы охлаждения и хладагента, используемых для рассеяния тепловых потерь, а также массы топлива, необходимого для транспортировки этих масс.
Для устройств на космических аппаратах – стоимость поднятия 1 грамма вещества.
Для ряда устройств и систем ЛА в качестве косвенных экономических критериев могут использоваться масса, габариты, потребляемая мощность в заданных габаритах, КПД. Например, для датчиков момента, применяемых в навигационной аппаратуре, в качестве критерия оптимальности может быть выбрана потребляемая мощность, а для системы электроснабжения космических ЛА – масса с обеспечением работы системы при максимуме КПД.
Необходимо отметить, что требование по повышению надежности работы систем в реализации приводит к увеличению объема, массы и стоимости аппаратуры, ухудшает ее энергетические показатели. Эта закономерность, прежде всего, характерна для способов повышения надежности за счет резервирования функциональных компонентов системы. Применение параметрических способов повышения надежности также неизбежно связывается с неполным использованием потенциальных возможностей элементов систем, что в конечном итоге приводит к ухудшению перечисленных выше показателей.
Необходимо искать компромисс между надежностью и затратами.