Зміст
Зараз Райан навчається в магістратурі з системної інженерії в Університеті Дрекселя, беручи участь у кількох дискусіях щотижня.
Взаємозв’язок як поняття
Як студент, новий у світі системної інженерії, вступні лекції дали мені кілька нових концепцій, над якими я міркував, все ще повторюючи знайомі. Найпоширенішою новою темою на сьогоднішній день була взаємозв'язок систем. Як інженер-механік, я познайомився з концепцією проектування деталей для роботи з іншими деталями практично за будь-якого сценарію. Це мені дуже знайоме.
Системна інженерія базується на цьому взаємозв’язку. Деталі системи не тільки працюють разом, але якщо одна з них піддається певному стану, це вплине і на інші частини. Це життєво важливо для великих проектів і добре поєднує міждисциплінарні аспекти системної інженерії. Якщо одна з цих деталей виготовлена з матеріалу, що не ідеальний, він може зламатися. Це в свою чергу впливає на інші частини, і, отже, порушується цілісність системи в цілому.
Взаємозв’язок у дизайні Moon Rover моєї команди
Системна інженерія - сфера, що швидко зростає, особливо, коли мова йде про аерокосмічні програми. Мені пощастило взяти участь у змаганнях НАСА в Дрекселі, в якому ми з командою розробили марсохід, який досліджував би полюси Місяця на пошук льоду.
У цих районах температури були б неймовірно низькими, і це багато в чому вплине на робота. Працюючи над мобільністю, моїми головними пріоритетами були рух та навігація, або як подолати чи обійти перешкоди та як сказати, куди йде робот. Однак типова конструкція робота тут не спрацює, оскільки температури заважають більшості двигунів функціонувати, а без належної ізоляції джерело живлення також виснажується.
Це вплинуло на наш дизайн з точки зору матеріалу коліс, розміщення двигуна та загальної функції. Двигуни не можна було розміщувати на кожному колесі, оскільки це вимагало б більшої ізоляції на більших площах, займаючи дорогоцінний простір і додаючи ваги. Для цього також знадобляться дроти довжиною автомобіля, на які також можуть впливати екстремальні температури.
Маючи це на увазі, нам довелося спроектувати робота так, щоб він мав конструкцію із задньопривідним приводом, з блоком живлення та двигунами, розташованими в задній частині ровера, та єдиною віссю, яка контролювала б обертання передніх коліс. Це мінімізувало вагу, нашу площу ізоляції та кількість потрібних нам двигунів. На жаль, це сталося за рахунок потужності наших передніх коліс, але це було те, що ми прийняли у своєму списку пріоритетів. Це приклад того, як властивості та конструкція вплинули на можливості ровера.
Ще один чудовий приклад - місячний пил, реголіт. Реголіт - це дуже дрібний пил, який тримає невеликий електричний заряд. Цей заряд притягує його до металу, і він може потрапляти скрізь всередину ровера. Якби він потрапив у суглоби робота, це було б катастрофічно і могло б запобігти таким основним діям, як поворот.
Хоча ми сконструювали більшу частину робота з неметалевих матеріалів, щоб запобігти цьому, існували певні області, в яких ми не могли пожертвувати силою неметалевого матеріалу. Щоб протистояти цьому, ми планували включити щось, що створювало б слабке електричне поле, щоб відштовхувати найдрібніші частинки та забезпечувати безпеку решти ровера. Для цього потрібно було додати додатковий рівень захисту для бортової електроніки, але ми вирішили, що це найкраще буде працювати в цілому.
Дивлячись на "Цілого слона"
Загальною притчею, яка деталізує цей взаємозв’язок, є історія про людей Іллінда та слона. Притча йде приблизно так.
Група сліпих вперше стикається зі слоном. Перший чоловік відчуває його звивистий стовбур і стверджує, що торкається змії. Другий торкається міцної ноги і стверджує, що це дерево. Третій відчуває свою тверду сторону і вважає, що вони торкаються стіни. Четвертий хапається за хвіст і думає, що це гілка. Інший відчуває бивень і вважає, що це спис, тоді як останній хапає слона за вухо і каже іншим, що це віяло.
Загальний сенс історії полягає в тому, що для того, щоб переглянути систему в цілому, потрібно поглянути на всі її компоненти та на те, як вони поєднуються між собою. Особливо, коли справа стосується освоєння космосу, проекти вимагають, щоб інженери дивилися на "цілого слона".
У статті "Побачення" цілого слона "- системи, що думають в оцінці", автор Шрікант Гопал стверджує, що область оцінки традиційно очолюється редукціоністським поглядом. Намагаючись спростити складні системи, інженери, як правило, повинні розглянути один, невеликий фактор, щоб зробити його найкращим із можливих. Однак це іноді ігнорує взаємодію деталей, навіть коли вони не прикріплені безпосередньо.
Для успішного ровера навіть щось таке просте, як колеса, має бути розроблено з урахуванням майже всього іншого на ровері, наприклад розподілу ваги, деталей, що розширюються, ізоляції тощо. Він навіть повинен враховувати зовнішні фактори, такі як рельєф та відстань подорожі. Те, як кожен компонент робота працює один з одним (тобто як взаємозв’язані деталі), є вирішальним фактором між успіхом і невдачею.
