Funktsionaalne struktuur. Tehnosüsteemide kirjeldus
Tehnosüsteemide rakendusala on väga lai ja hõlmab kõiki majandussektoreid. Tabelis 3.1 toob näiteid olulisemates majandussektorites kasutatavatest tehnosüsteemidest.
Tehniliste süsteemide klassifitseerimine erinevate määravate tunnuste järgi toob nende suuresse mitmekesisusse üsna harmoonilise korra ja võimaldab paremini orienteeruda. Selle tulemusena on võimalik uurida parimaid praktikaid, mis mõnikord võimaldab avastada huvitavaid, seni varjatud seoseid üsna kaugete tehniliste süsteemide vahel.
Tehnilisi süsteeme saab klassifitseerida vastavalt järgmised märgid:
funktsiooni järgi (töötav tegevus) nt tehnosüsteemid fikseerimiseks, vormimiseks, pööramiseks, tõstmiseks;
Tabel 3.1
Näiteid tehnosüsteemidest erinevates majandussektorites
Majandusharu | Tehniline süsteem | |
kohtumine | auto | |
Kaevandamine | Kaevanduste transpordi rikastamine | Shearer konveier Sorteerimismasin |
Energia | Auru tootmine Elektri tootmine | Aurukatel, trummel Auruturbiin, hüdroturbiin, generaator |
Metallurgia | Raua tootmine Terase tootmine Valtsitud terase tootmine | Kõrgahi Avakoldeahi Valtsveski |
Keemiatööstus | Nafta rafineerimine ja rafineerimine Värvainete tootmine Plasti tootmine | Reservuaari reaktori kolonn |
Farmaatsiatööstus | Ravimi tootmine | Press, kalender |
Metallitööstus | Survetöötlemine Lõikamine Kuumtöötlus Valukoost | Press, haamer Masin Ahi vormimismasin Konveier |
Ehitustööstus | Aluste ja vundamentide ehitus Maapealsete konstruktsioonide ehitus Mullatööd Hüdraulikaehitus Ehitusmaterjalide tootmine | Ekskavaator Kraana kaabits Betoonisegisti vormimispress |
Transport | Raudteetransport Laevandus Õhutransport | Vedur, vanker Steamboat Lennuk |
Tekstiilitööstus | Tekstiili tootmine Valmiskleidi tootmine | Ketramismasin, kangastelge Õmblusmasin |
Toidutööstus | Jahu tootmine Toidurasva tootmine Piima töötlemine | Jahuveskipressi tsentrifuug |
Ravim | Diagnostiline teraapia | Röntgeniaparaat Protees |
Trükkimine ja kontoritöö | Trükibüroo vajadused | Trükimasin Kirjutusmasin, arvutusmasin |
Põllumajandus ja metsandus | Maaharimine Ülestöötamine Puidu ülestöötamine | Adraga traktor Kombain Elektrisaag |
Turustus, kaubandus | Iseteeninduspakend | Kontrollimasin Pakkemasin |
teisenduse tüübi järgi nt tehnilised süsteemid aine, energia, teabe, bioloogiliste objektide muundamiseks;
vastavalt tööpõhimõttele, näiteks mehaanilistel, hüdraulilistel, pneumaatilistel, elektroonilistel, keemilistel, optilistel, akustilistel põhimõtetel põhinevad tehnilised süsteemid;
toimimise olemuse järgi, näiteks võimsuse, kiiruse, impulsi tehnosüsteemid, süsteemid erinevate tingimuste jaoks keskkond(näiteks troopilise kliima jaoks) jne;
raskusastme järgi nt konstruktsioonielemendid, komponendid, masinad, ettevõtted tervikuna;
tootmismeetodi järgi nt valamise, sepistamise, stantsimise, treimise teel valmistatud tehnosüsteemid;
vastavalt disaini keerukuse astmele;
vormi järgi nt tehnilised süsteemid (konstruktsioonielemendid) pöördkeha kujul, lamedad, keeruline kuju;
materjali järgi nt terasest, vasest, plastikust tehnosüsteemid;
vastavalt disaini originaalsuse astmele, näiteks laenatud, muudetud, muudetud, originaalsed tehnosüsteemid;
toodangu tüübi järgi nt tehnosüsteemid, mis on toodetud üksik-, seeria- või masstootmise tingimustes;
tootja nime järgi nt tehnosüsteemid "Siemens", "Fiat", "VAZ", "BOSCH";
kohas sisse tehniline protsess , vastavalt tööomadustele, välimusele, tehnilistele ja majanduslikele omadustele jne.
On selge, et sama tehniline süsteem võib korraga kuuluda mitmesse klassi. Järgnevalt käsitleme täpsemalt neid tehnosüsteemide klassifitseerimise põhimõtteid, mis projekteerija ja ehitaja seisukohalt on eriti olulised.
Tehnosüsteemide klassifikatsioon funktsioonide järgi. Tehnosüsteemide nimetused valitakse sageli nende funktsiooni järgi. Ka kaubavalikute koostamine seoses müügi-, planeerimis-, kontrolli-, võrdleva hindamise jm nõuetega toimub reeglina vastavalt tehnosüsteemide funktsioonile. Tooted määratakse funktsiooni järgi ka juhtudel, kui potentsiaalsel tarbijal on vaja aidata leida see või teine tehniline vahend konkreetse funktsiooni täitmiseks: seda täidavad kaubandus- ja tööstuskataloogid, ülevaatetabelid jms.
Igas ettevõttes kasutatakse palju elemente ja kooste, mis täidavad ühte kindlat funktsiooni erinevates tehnoloogiaharudes, nagu kinnitusdetailid, käigukastid, sidurid, mõõte-, reguleerimis- ja signaaliseadmed, hüdraulilised ja pneumaatilised seadmed ja nende osad, spetsiaalsed elektriseadmed jne. Tehnosüsteemidena võib käsitleda ka masinaosi ja detaile, mistõttu on soovitav neid liigitada ka funktsioonide järgi, kuna projekteerija, tootja ja operaator kasutavad erinevaid detaile vastavalt nende funktsionaalsele sobivusele. Seda klassifikatsiooni nimetatakse konstruktiivne ja funktsionaalne , koos tootmismeetodi järgi klassifitseerimisega on see peamine olemasolevate tehniliste süsteemide laenamisel, elementide ja rühmade ühendamisel, tüpiseerimisel ja standardimisel. Nende põhimõtete järgi klassifitseerimine võimaldab säästa tööaeg kujundaja.
Tehnosüsteemide klassifikatsioon nende tööpõhimõtte järgi. Projekteerija jaoks on oluline, et samu funktsioone täitvad tehnosüsteemid rühmitataks edasi mõne muu olulise tunnuse järgi. Seda märki võib arvestada tööpõhimõte tehniline süsteem . Nii saab näiteks tehnosüsteemide “mootoreid” jagada tööpõhimõtte järgi: elektri-, sise- ja välispõlemismootorid. Sisepõlemismootorid võib omakorda jaotada kasutatava segu moodustamise füüsikalise põhimõtte järgi karburaator- ja diiselmootoriteks. Seda tüüpi tehnosüsteemide omadused kuuluvad eelkõige funktsionaalselt määratud omaduste hulka, mis on tehnosüsteemidele väga iseloomulikud ja millel on suur tähtsus Sest metoodiline töö kujundaja.
Tehnosüsteemide klassifikatsioon keerukusastme järgi. Tehnosüsteemide jagamine klassidesse struktuuri järgi on projekteerija töös tavaline nähtus. Peamine tunnus, mille järgi klassid moodustatakse, peaks olema süsteemi funktsioon. Arvestades tootmise vajadusi, näiteks paigaldamise põhjustel, on mõnikord vaja läbi viia erinev klassifikatsioon. Tabel 3.2 annab üldise ettekujutuse tehnosüsteemide klassifitseerimisest keerukuse taseme järgi.
Tabel 3.2
Tehnosüsteemide klassifikatsioon keerukusastme järgi
Raskusaste | Tehniline süsteem | Iseloomulik | Näited |
I | Konstruktsioonielement Masinaosa | Elementaarne süsteem, mis on toodetud ilma paigaldustoiminguteta | Polt, laagripuks, vedru, seib |
II | Alamrühma rühma sõlmede mehhanism | Lihtne süsteem, mis täidab lihtsat funktsiooni | Käigukast, hüdroajam, treipingi spindlipea |
III | Masinate aparatuur | Süsteem, mis koosneb rühmadest ja elementidest ning täidab kindlat funktsiooni | Treipink, auto, elektrimootor |
IV | Paigaldus Ettevõte Tööstuskompleks | Masinatest, rühmadest ja elementidest koosnev keerukas süsteem, mis täidab mitmeid funktsioone ja iseloomustab järjestatud funktsioonide ja kohtade kogumeid | Protsessiliin, kuumtöötlustsehh, naftakeemiakompleks |
Kõrgematel raskusastmetel saab eristada ka kesktasemeid. Siiski tuleb meeles pidada, et me räägime suhtelisest hierarhiast. Sama madalama taseme süsteemi, näiteks elektrimootorit või käigukasti, käsitletakse ühes süsteemis alamrühmana ja teises süsteemis rühmana või masinana (alamsüsteemina).
Praktikas on üldiselt aktsepteeritud, et tehnosüsteemide madalamad tasemed leiavad universaalsemat rakendust, näiteks selliseid elemente nagu “kruvi”, “polt”, “mutter” kasutatakse kõikjal masinaehituses, “elektrimootor” üsna sageli, ja "protsessiliini" kasutatakse ainult teatud eriprotsessides.
Tehnosüsteemide klassifitseerimine keerukuse taseme järgi ei ole projekteerija jaoks väikese tähtsusega, kuna tehnosüsteemi keerukusaste
a) on teatud suhtes projekteerijale määratud probleemi lahendamise keerukusastmega;
b) hõlmab projekteerija spetsialiseerumisele teadaolevate piiride kehtestamist (näiteks projekteerimisinsener tegeleb ettevõttega, projekteerimisinsener masinaga, detailide projekteerija masinaelementidega);
c) aitab disaineril tööprotsessis orienteeruda, sest kui ta lahendab probleemi teatud keerukusastmel, siis on tema jaoks oluline teada vaid seda, kuidas tema ülesanne on kooskõlastatud kõrgema tasemega (madalama tasemega seoses on disainer teeb enamasti ainult põhimõttelisi otsuseid ).
Koostejoonise põhjal võib individuaalseid keerukusastmeid käsitleda samamoodi nagu tootmis- ja paigaldusprotsesside kogumeid. Vastavate komplektide moodustamine eelkõige osadest, alarühmadest ja rühmadest on vajalik tingimus moodulstruktuuride loomiseks, samuti tootmisprotsessi otstarbekaks korraldamiseks.
Tehnosüsteemide klassifikatsioon tootmismeetodi järgi. Teatud tehnosüsteemide rühmade valmistamiseks on vaja sama tüüpi tehnoloogilisi seadmeid. Näiteks aurukatlaid ja keemiapaake saab valmistada samadel seadmetel, trei-, frees-, puurimis- ja muid masinaid aga teisel. Masinaosad saab rühmitada ka tehnoloogilistesse rühmadesse tehnoloogiliste tootmisoperatsioonide sarnasuse alusel, kus peamiseks eristavaks tunnuseks saab kuju. See klassifikatsioon võimaldab ratsionaalselt läbi viia tootmise tehnoloogilist ettevalmistamist ja suurendada tootmisprotsessi efektiivsust, kuna see võimaldab kombineerida sama tootmismeetodiga detailide tootmise töid. See omakorda hõlbustab mitmesuguste ratsionaliseerimismeetmete rakendamist, näiteks töökodade ja ettevõtete spetsialiseerumist. Sellise klassifikatsiooni tähtsus on eriti suur tootmise ettevalmistamise plaanide, juhtimis- ja planeerimismeetodite väljatöötamisel ja elluviimisel. See on nn rühmatöötlustehnoloogia lahutamatu osa.
Tehnosüsteemide klassifikatsioon projekteerimise keerukuse astme järgi. Tehnilisi süsteeme saab liigitada ka projekteerimise keerukuse järgi. Näitena tabelis. 3.3 Kolmanda keerukuse astme (vt tabel 3.2) tehnosüsteemid jaotatakse nende projekteerimise keerukuse astme järgi 6 kategooriasse. Olenevalt vaadeldava tehnosüsteemi keerukusastmest valitakse sellega seotud probleemide lahendamiseks sobiv spetsialist või spetsialistide rühm. Projekteerimistööde planeerimisel on inseneritöödele kindla ajaraami seadmise kriteeriumiks arendatava tehnosüsteemi konstruktsiooni keerukus.
Tabel 3.3
Näited III keerukusastme tehnosüsteemide klassifikatsioonist vastavalt
disaini keerukuse aste
Masinaosi saab klassifitseerida ka nende konstruktsiooni keerukuse astme järgi. Vastav näide erineva põhimõtte järgi klassifitseerimisest on toodud tabelis. 3.4. Struktuuri keerukuse astme hindamise kriteeriumid on järgmised:
a) disainilahenduse originaalsuse aste;
b) täidetavate funktsioonide, vormide, struktuuri kui terviku keerukus;
c) arvutuste keerukus;
d) mõõtmed, nende täitmise nõutav täpsus ja töötlemise kvaliteet;
e) erinõuded sellistele omadustele nagu kaal, konstruktsiooni valmistatavus, kulud, välimusnõuded jne.
Tabel 3.4
Näited masinaosade klassifitseerimisest projekteerimise keerukuse astme järgi
Disaini keerukuse aste | Iseloomulik | Näited |
Väga lihtsad osad väikese kogusega võrdlusmõõtmed madal täpsus | Tugiseib, lihtne hoob, väike võll, polt, kinnitusklamber | |
Lihtsad osad, millel on palju võrdlusmõõtmeid | Kangi, rihmaratas, lihtne stantsimine | |
Keerulisemad osad | Hammasratas, ketasvõll | |
Keerulisemad osad rohkemate võrdlusmõõtmetega | Üsna keerulised valandid, väikesed sepised | |
Väga keerulised osad | Keerulised mantelvalandid ja keskmise suurusega sepised | |
Väga keerulised ja suured osad | Raamid, masina korpused, keevitatud või valatud raamid | |
Eriti keerukad suurte mõõtmete ja ebatavalise kujuga osad suure hulga juhtmõõtmete täpse hooldusega | Turbiinilabad, suured sepised, keeruka kujuga täppisvalandid |
Tehnosüsteemide elementide klassifikatsioon standardiseerituse astme ja päritolu järgi. See klassifikatsioon on disaini tasuvuse hindamisel väga oluline. Tehnilise süsteemi standardiseerituse astme järgi saab hinnata selle tootmise teostatavust ja võimalikku ulatust antud ettevõttes. Majanduslikust seisukohast peaks tehnosüsteemis olema võimalikult väike orarv, kuna need iseloomustavad nõudeid projekteerimisele ja tootmise tehnoloogilisele ettevalmistamisele. On olemas reegel, mis seda ütleb vähem originaalsete konstruktsioonielementide arv loodud süsteemis, seda kõrgem selle seeria- või isegi masstootmise korraldamise tõenäosus. Sageli ei ole need kaalutlused aga mõnel muul põhjusel määravad.
Tehnosüsteemide klassifikatsioon projekti originaalsusastme järgi. Uue masina väljatöötamisel püüab disainer alati kasutada praktikas end tõestanud komponente ja detaile. Projekti originaalsuse astme järgi võib tehnosüsteemid jagada järgmistesse kategooriatesse.
Laenatud tehnosüsteemid. Vajaliku funktsiooni täitmiseks on juba olemas mõni tehnosüsteem või isegi mitu süsteemi, mille hulgast saab valida sobivaimad. Nende hulka kuuluvad eelkõige standardiseeritud elemendid ja rühmad (poldid, kiilud, ventiilid, vedrud), aga ka mittestandardsed elemendid ja rühmad, mida saab laenata muudelt konstruktsioonidelt.
Täiustatud tehnosüsteemid. Olemas on tehnosüsteem, mis täidab vajalikku funktsiooni, kuid ei vasta teatud nõuetele. Vaja on näiteks muuta mõõtmeid, võimsust, kiirust, kiirust, paigalduse mõõtmeid, materjali või tehnoloogiat. Süsteemi struktuurid ja elementide olulisemad omadused jäävad sel juhul muutumatuks. Seega toimub tehnosüsteemi muutmine üksnes eesmärgiga kohandada seda uue ülesande eritingimuste ja nõuetega ning uusi materjale kasutatakse ainult kvaliteedi parandamiseks, kulude vähendamiseks või kaasajastamiseks.
Muudetud tehnosüsteemid. Olemasolevad süsteemid ei vasta teatud rühmade ja konstruktsioonielementide omaduste nõuetele. Muudetud konstruktsioonis ei muutu tavaliselt ainult funktsioon, mõned parameetrid ja võimalusel ka tööpõhimõte. Elementide kuju, suurust, materjali või tehnoloogiat saab muuta, keerulistes tehnilistes süsteemides muutub elundi ehitus ja ehituskonstruktsioon, s.t. mõned elemendid ja rühmad, nende seos ja paigutus ruumis. Tavaliselt tehakse muudatusi struktuuri ümberkujundamise teel.
Uued tehnosüsteemid. Puudub tehniline süsteem soovitud funktsiooni täitmiseks või on olemasoleval põhimõttelised puudused. Vaja on uue tööpõhimõtte ja muude tehniliste omadustega süsteemi.
Tehnosüsteemide klassifikatsioon tootmisliigi järgi. Tootmise liik, mille määrab toodetud ühikute arv, annab igale tootele rea iseloomulikke tehnilisi ja majanduslikke omadusi.
Ühetootmise tehnosüsteemid. Sellisel juhul tuleb projekteerimis- ja ettevalmistustööd kohandada tükitoodangu vajadustega, mille raames tõuseb iga valmistatava tehnosüsteemi maksumus. Võimalik, et ühe tootmise tingimustes ei saavutata tehnosüsteemi vajalikku funktsiooni üldse, kuna suurte tehnosüsteemide valmistamisel tuleb töötada ilma prototüübita. Seetõttu seab selle kategooria süsteemid projekteerijale kõrged nõudmised.
Tehnilised süsteemid seeria- või masstootmiseks. Need süsteemid on tootmise seisukohast üldiselt paremini kavandatud. Tootepartiide suure mahu tõttu on projekteerimiskulude osakaal kogukuludest väike. Kuna aga reeglina allub kontrollile vaid väike osa toodetest, siis ei saa välistada ka erinevaid vigu ja defekte. Ainult kõigi toimingute või valmistatud osade ja toodete kui terviku pideva jälgimise kaudu on võimalik saavutada seeria- ja masstootmises stabiilset kvaliteeti. Eelnimetatud süsteemide kategooriad on spetsialistile huvitavad ka selles mõttes, et need on aluseks toodete võimaliku kvaliteedi määramisel. Selge suund on ühtsete, masstoodanguna toodetud tehnosüsteemide üha suuremale kasutamisele, eriti erinevate funktsioonide täitmiseks. madalad tasemed, näiteks ühendus-, mõõtmis-, juhtimis-, ajam-, jaotuselemendid. Teisest küljest suureneb tehnosüsteemide arv eriotstarbeline. Kaasaegne tootmine ei saa läbi terve rea abivahenditeta, spetsialiseeritud masinate, automaatide ja tootmisliinide, eriseadmeteta, st ilma kõigeta, mis tagab odavate standardsete toodete massikoguste valmistamise. Mõlemad tootekategooriad seavad projekteerimistööde mahule ja kvaliteedile kõrged nõudmised.
Tehnosüsteemide klassifitseerimist saab läbi viia erinevatest vaatenurkadest; samal ajal moodustuvad kogu tehniliste süsteemide komplektist alamhulgad, mida ühendavad ühised eristavad tunnused. Saadud kategooriad võivad teenida erinevaid eesmärke, nagu süstematiseerimine, nähtavus, hindamine, analüüs jne.
3.1. Sõiduki üldine määratlus
Süsteemse lähenemise tähendus tehnoloogia arendusprotsesse uurides seisneb selles, et mis tahes tehnilist objekti käsitletakse omavahel ühendatud elementide süsteemina, mis moodustavad ühtse terviku. Arendusliin on kombinatsioon mitmest sõlmpunktist - tehnilistest süsteemidest, mis erinevad üksteisest järsult (kui neid võrreldakse ainult üksteisega); Sõlmepunktide vahel on palju vahepealseid tehnilisi lahendusi - tehnosüsteeme väiksemate muudatustega võrreldes eelmise arendusetapiga. Tundub, et süsteemid "voolavad" üksteise sisse, arenevad aeglaselt, liiguvad üha kaugemale algsest süsteemist, mõnikord muutuvad tundmatuseni. Väikesed muutused kogunevad ja muutuvad suurte kvalitatiivsete muutuste põhjuseks. Nende mustrite mõistmiseks on vaja kindlaks teha, mis on tehniline süsteem, millistest elementidest see koosneb, kuidas osadevahelised seosed tekivad ja funktsioneerivad, millised on väliste ja süsteemide toimimise tagajärjed. sisemised tegurid, jne. Vaatamata tohutule mitmekesisusele on tehnosüsteemidel mitmeid üldised omadused, märgid ja struktuurilised tunnused, mis võimaldab neid käsitleda ühtse objektide rühmana.
Millised on tehnosüsteemide peamised omadused? Nende hulka kuuluvad järgmised:
- süsteemid koosnevad osadest, elemendid, st neil on struktuur,
- süsteemid luuakse teatud eesmärkidel, see tähendab, et nad täidavad kasulikke funktsioone;
- süsteemi elementidel (osadel) on omavahel ühendused, teatud viisil ühendatud, ruumis ja ajas organiseeritud;
- igal süsteemil tervikuna on mingi eriline kvaliteet, mis on ebavõrdne selle koostisosade omaduste lihtsummaga, vastasel juhul pole mõtet luua süsteemi (tahke, toimiv, organiseeritud).
Teeme selle selgeks lihtne näide. Oletame, et peate looma visandi kurjategijast. Tunnistajale antakse selge eesmärk: luua süsteem (fotoportree). üksikud osad(elemendid), on süsteem loodud täitma väga kasulikku funktsiooni. Loomulikult ei ole tulevase süsteemi osad seotud juhuslikult, need peavad üksteist täiendama. Seetõttu on elementide valimine pikk protsess selliselt, et iga süsteemis olev element täiendaks eelmist ja üheskoos suurendaksid need süsteemi kasulikku funktsiooni ehk suurendaksid portree sarnasust originaal. Ja äkki ühel hetkel juhtub ime – kvalitatiivne hüpe! - identiteedi kokkulangevus kurjategija ilmumisega. Siin on elemendid organiseeritud ruumis rangelt määratletud viisil (neid on võimatu ümber paigutada), on omavahel seotud ja koos annavad uue kvaliteedi. Isegi siis, kui tunnistaja absoluutselt täpselt tuvastab silmad, nina jne eraldi. fotomudelite puhul ei anna see "näotükkide" (igaüks neist on õige!) summa midagi - see on elementide omaduste lihtne summa. Ainult funktsionaalselt täpselt ühendatud elemendid tagavad süsteemi peamise kvaliteedi (ja õigustavad selle olemasolu). Samamoodi annab tähtede komplekt (näiteks A, L, K, E) ainult teatud viisil kombineerituna uue kvaliteedi (näiteks FIR-puu).
TEHNILINE SÜSTEEM on korrapäraselt interakteeruvate elementide kogum, millel on omadused, mis ei ole taandatavad üksikute elementide omadustele ja mis on loodud teatud kasulike funktsioonide täitmiseks.
Seega on tehnilisel süsteemil 4 peamist (põhi)omadust:
- funktsionaalsus,
- terviklikkus (struktuur),
- organisatsioon,
- süsteemi kvaliteet.
Vähemalt ühe tunnuse puudumine ei võimalda objekti käsitleda tehnosüsteemina. Selgitame neid märke üksikasjalikumalt.
3.2. Funktsionaalsus
3.2.1. Eesmärk – funktsioon
Iga tööprotsessi, sealhulgas leidliku töö keskmes on eesmärgi mõiste. Sellist asja nagu sihitu leiutis pole olemas. Tehnosüsteemides seab eesmärgi inimene ja need on mõeldud kasulikku funktsiooni täitma. Juba insener Vana-Rooma Vitruvius ütles: "Masin on puidust seade, mis pakub suurt abi raskuste tõstmisel." Eesmärk on kujuteldav tulemus, mille poole püüeldakse vajadust rahuldades. Seega on TS-i süntees sihipärane protsess. Igal praegusel seisundil võib tulevikus olla palju tagajärgi, millest absoluutne enamus on kooskõlas entroopiliste protsessidega. Inimene valib eesmärgi ja suurendab seeläbi järsult vajalike sündmuste tõenäosust. Eesmärgipärasus on evolutsiooniliselt omandatud (või antud?...) oskus entroopiliste protsessidega võitlemisel.
3.2.2. Vajadus – funktsioon
Eesmärgi tekkimine on vajaduse teadvustamise tulemus. Inimene erineb teistest elusolenditest selle poolest, et teda iseloomustavad suurenenud nõuded – palju kõrgemad kui looduslike elundite võimed. Vajadus (probleemi avaldus) on see, mida on vaja lasta (teha), ja funktsiooniks on sõiduki vajaduse realiseerimine.
Vajadust saab rahuldada mitme funktsiooniga; näiteks vajadus töötoodete vahetamise järele – vahetus mitterahaline, ekvivalentidena, rahasüsteem. Samamoodi saab valitud funktsiooni kehastada mitmes reaalses objektis; näiteks raha - vask, kuld, paber, haihambad jne. Ja lõpuks, mis tahes reaalset objekti on võimalik saada (sünteesida) mitmel viisil või selle toimimine võib põhineda erinevatel füüsikalistel põhimõtetel; näiteks raha eest paberit saab mitmel moel, kujundust saab peale kanda värviga, hologrammi kujul jne. Seega on tehnosüsteemidel põhimõtteliselt mitu arenguteed. Inimene valib ikkagi kuidagi ühe tee vajaduse täitmiseks. Ainus kriteerium siin on minimaalne MGE (kaal, mõõtmed, energiaintensiivsus); Teisiti pole võimalik – inimkonna käsutuses olevad vahendid on alati olnud piiratud. Kuigi see tee on sageli käänuline, sellel on palju tupikharusid ja isegi silmuseid...
3.2.3. Funktsiooni kandja
Vajaduste tekkimine, eesmärkide teadvustamine ja funktsioonide sõnastamine on inimese sees toimuvad protsessid. Aga tõesti aktiivne funktsioon- see on mõju inimesele tööobjektile (tootele) või teenusele. See tähendab, et puudub vahelüli - töötav keha. See on funktsiooni kandja puhtal kujul. RO on tehnilise süsteemi ainus osa, mis on inimesele funktsionaalselt kasulik. Kõik muud osad on abiosad. TS ja tekkisid esimestel etappidel tööorganitena (kehaorganite asemel ja neile lisaks). Ja alles siis kasuliku funktsiooni suurendamiseks. muud osad, alamsüsteemid olid tööorgani külge kinnitatud, abisüsteemid. Seda protsessi saab kujutada järgmiselt:
Kujutagem ette (praegu spekulatiivselt), et võimalik on ka vastupidine liikumine – antud jätkuna.
Protsessi esimene pool on seadmete kasutuselevõtt, teine on kokkuvarisemine. See tähendab, et inimene vajab üldiselt funktsiooni, mitte selle kandjat...
Funktsioonilt selle kandjale – tulevase sõiduki töökorpusele – ülemineku hõlbustamiseks on vajalik funktsiooni kirjelduse täpsus. Mida täpsemalt funktsiooni kirjeldatakse, seda rohkem lisatingimusi, mida kitsam on selle teostamise vahendite valik, seda piiritletum on sõiduk ja selle ehitus. Võimas varieerumise piiraja on tuvastatud töökehade arengumustrid sõiduki sees.
3.2.4. Funktsiooni definitsioon
Funktsioneerimine on süsteemi omaduste, omaduste ja omaduste muutumine ruumis ja ajas. Funktsioon on sõiduki võime väljendada teatud tingimustel oma omadust (kvaliteeti, kasulikkust) ja muuta tööobjekt (toode) vajalikuks kujuks või suuruseks. . Funktsiooni määramiseks on vaja vastata küsimusele: mida see sõiduk teeb? (olemasolevate sõidukite puhul) või: mida peaks sõiduk tegema? (sünteessõidukite jaoks).
3.2.5. Funktsioonide hierarhia
Iga sõiduk võib täita mitmeid funktsioone, millest ainult üks töötab, mille jaoks see on olemas, ülejäänud on abistavad, kaasasolevad, põhifunktsiooni täitmist hõlbustavad. Definitsioon peamine kasulik funktsioon (GPF) mõnikord tekitab see raskusi. Seda seletatakse nõuete rohkusega, mis esitatakse antud süsteemile nii ülalt kui ka all asuvatelt süsteemidelt, samuti naaber-, välis- ja muudelt süsteemidelt. Siit tuleneb GPF-i definitsioonide näiline lõpmatus (kõikide omaduste ja ühenduste põhimõtteline katvuse puudumine).
Näide: telliste funktsioonide hierarhia.
- GPF-1 ühekordne tellis: hoiab oma kuju, ei lagune, omab teatud kaalu, struktuuri, kõvadust. Nõue naabersüsteemidelt (muud tellised ja mört tulevases seinas): olema ristkülikukujuliste servadega, nakkuge mördiga.
- GPF-2 seinad: kanda ennast, olla vertikaalne, mitte deformeeruda temperatuuri, niiskuse, koormuse muutumisel, midagi kaitsta, millegi eest koormat kanda. Tellis peab vastama osaliselt GPF 2 nõuetele.
- GPF-3 kodus: peab looma teatud tingimused sisekeskkond, ilmastikukindel, teatud välimusega. Tellis peab vastama mõnele neist nõuetest.
- GPF-4 linnad: teatud arhitektuurne välimus, klimaatilised ja rahvuslikud eripärad jne.
Lisaks kasvavad pidevalt nõudmised tellisele endale: see ei tohi imada maapinna niiskust, peab olema heade soojusisolatsiooniomadustega, helisummutavate omadustega, olema raadiot läbipaistev jne.
Niisiis, Selle süsteemi GPF on esimese kõrgema taseme süsteemi nõuete täitmine. Kõik muud nõuded, mille hierarhiline tase, millelt need pärinevad, eemalduvad, mõjutavad seda süsteemi üha vähem. Need ülaltoodud ja allsüsteemi nõuded võivad olla täidetud teiste ainete ja süsteemidega, mitte tingimata selle süsteemiga. Näiteks tellise tugevusomaduse saab saavutada erinevate lisanditega algsele massile ja esteetilise omaduse dekoratiivplaatide liimimisega valmis seinale; tellise GPF-i puhul (seina "nõuete täitmiseks") pole vahet.
See on, Elemendi GPF-i määrab süsteem, millesse see on lisatud. Sama tellist saab lisada paljudesse teistesse süsteemidesse, kus selle GPF on täiesti erinev (või isegi vastupidine) ülaltoodule.
Näide. Määrake kütteseadme GPF.
- Mille jaoks kütteseade on? - soojendage õhku majas.
- Miks on vaja õhku soojendada? - et selle temperatuur ei langeks alla lubatud väärtuse.
- Miks on temperatuuri langus ebasoovitav? - tagada inimestele mugavad tingimused.
- Miks on inimestel vaja mugavaid tingimusi? - haigestumise riski vähendamiseks jne.
See on tee eesmärkide hierarhias ülespoole – supersüsteemi. Igal korrusel kutsutavat funktsiooni (eesmärki) saab täita teine sõiduk. Keris on osa süsteemist: “maja-õhk-inimene-küttekeha” ja täidab oma “nõuded”.
Võite minna hierarhias allapoole:
- mis õhku soojendab? - soojusväli;
- Mida tekitab soojusväli? - küttespiraal;
- Mis mõjutab spiraali soojust tekitades? - elektrit;
- mis annab mähisele elektrivoolu? - juhtmed jne.
Niisiis, NS-i "nõue" õhusoojendile on õhu soojendamine. Mida teeb kütteseade (selle tööosa on spiraal)? - toodab soojust, soojusvälja. See on küttekeha GPF - soojuse tootmine kui "vastus" supersüsteemi "nõudele". Siin on soojusväli tehnosüsteemi "küttekeha" poolt "toodetud" toode. GPF supersüsteemid – tugi mugavad tingimused inimese jaoks.
3.3. Struktuur
3.3.1. Struktuuri määratlus
Elementide ja omaduste terviklikkus (terviklikkus) on süsteemi lahutamatu tunnus. Elementide ühendamine ühtseks tervikuks on vajalik kasuliku funktsiooni saamiseks (moodustamine, süntees), s.o. seatud eesmärgi saavutamiseks.
Kui süsteemi funktsiooni (eesmärgi) määratlus oleneb mingil määral inimesest, siis struktuur on süsteemi objektiivseim tunnus, see sõltub ainult sõidukis kasutatavate elementide tüübist ja materjali koostisest, kuna samuti maailma üldistest seaduspärasustest, mis dikteerivad teatud ühendusviisid, tüüpide seoseid ja elementide toimimisviise struktuuris. Selles mõttes on struktuur elementide ühendamise viis süsteemis. Konstruktsiooni koostamine on süsteemi programmeerimine, sõiduki käitumise täpsustamine, et saada selle tulemusena kasulik funktsioon. Nõutav funktsioon ja selle teostamise valitud füüsiline põhimõte määratlevad üheselt struktuuri.
Struktuur on elementide ja nendevaheliste ühenduste kogum, mille määrab vajaliku kasuliku funktsiooni rakendamise füüsiline põhimõte.
Struktuur jääb muutumatuks töötamise ajal, st oleku, käitumise, toimingute ja muude toimingute muutmisel.
Võti on struktuur: elemendid, ühendused, muutumatus ajas.
3.3.2. Struktuuri element
Element, süsteem – suhtelised mõisted, võib mis tahes süsteem saada kõrgema järgu süsteemi elemendiks ja mis tahes elementi saab esitada ka madalama järgu elementide süsteemina. Näiteks polt (kruvi + mutter) on mootori element, mis omakorda on struktuuriüksus(element) autosüsteemis jne. Kruvi koosneb tsoonidest (geomeetrilistest kehadest), nagu pea, silinder, keerme, faasid; poldi materjal on teras (süsteem), mis koosneb raua elementidest, süsinikust, legeerivatest lisanditest, mis omakorda koosnevad molekulaarsetest moodustistest (terad, kristallid) ja veelgi madalamatest - aatomitest, elementaarosakestest.
Element on süsteemi suhteliselt terviklik osa, millel on mingid omadused, mis süsteemist eraldamisel ei kao . Kuid süsteemis ei võrdu elemendi omadused üksiku elemendi omadustega.
Süsteemi elemendi omaduste summa võib olla suurem või väiksem kui tema süsteemiväliste omaduste summa. Ehk siis osa süsteemi kaasatud elemendi omadusi kustub või elemendile lisatakse uusi omadusi. Enamikul juhtudel neutraliseeritakse osa elemendi omadusi süsteemis, justkui kaovad; sõltuvalt selle osa suurusest räägivad nad süsteemi kuuluva elemendi individuaalsuse kaotuse astmest.
Süsteemil on mõned selle komponentide elementide omadused, kuid mitte ühelgi endise süsteemi elemendil pole kogu süsteemi omadusi (süsteemi mõju, kvaliteet). Millal lakkab liiv olemast liiv? - lähimal ülemisel või alumisel "põrandal": liiv - tolm - molekulid - aatomid -...; liiv - kivi - kivi...; siin säilivad “liivad” omadused osaliselt üles liikudes ja kaovad kohe “põrandatelt” alla liikudes.
Element - süsteemi minimaalne ühik, mis on võimeline täitma mõnda elementaarset funktsiooni. Kõik tehnilised süsteemid said alguse ühest elemendist, mis oli mõeldud ühe elementaarse funktsiooni täitmiseks. GPP suurenemisega algab elemendi mõningate omaduste suurenemine (tugevdamine). Seejärel tuleb elemendi diferentseerimine ehk elemendi jagamine erinevate omadustega tsoonideks. Elemendi (kivi, pulk) monostruktuurist hakkavad silma teised elemendid. Näiteks kivipeisli noaks muutmisel eraldati töötsoon ja käepideme tsoon ning seejärel nõudis iga tsooni spetsiifiliste omaduste tõstmine erinevate materjalide (komposiittööriistade) kasutamist. Ülekanne tekkis töökehast ja arenes. Seejärel lisatakse PO ja Tr mootor, juhtseade ja energiaallikas. Süsteem kasvab oma elementide keerukuse tõttu, lisanduvad abiallsüsteemid... Süsteem muutub kõrgelt spetsialiseerituks. Kuid saabub arenguhetk, kui süsteem hakkab täitma naabersüsteemide funktsioone, suurendamata selle elementide arvu. Süsteem muutub järjest universaalsemaks konstantse ja seejärel kahaneva elementide arvuga.
3.3.3. Konstruktsioonide tüübid
Toome välja mitu tehnoloogiale kõige iseloomulikumat struktuuri:
- Korpuskulaarne.
Koosneb identsetest elementidest, mis on üksteisega lõdvalt ühendatud; mõne elemendi kadumine ei mõjuta peaaegu üldse süsteemi toimimist. Näited: laevade eskadrill, liivafilter. - "Telliskivi".
Koosneb identsetest elementidest, mis on omavahel jäigalt ühendatud. Näited: sein, kaar, sild. - Kett.
Koosneb sama tüüpi hingedega elementidest. Näited: röövik, rong. - Võrk.
See koosneb erinevat tüüpi elementidest, mis on omavahel ühendatud otse või läbi teiste või keskse (sõlme)elemendi (tähestruktuuri) kaudu. Näited: telefonivõrk, televisioon, raamatukogu, küttesüsteem. - Korrutatult ühendatud.
Sisaldab võrgumudelis palju ristühendusi. - Hierarhiline.
See koosneb heterogeensetest elementidest, millest igaüks on kõrgema astme süsteemi lahutamatu element ja millel on ühendused "horisontaalselt" (sama taseme elementidega) ja "vertikaalselt" (erineva taseme elementidega). Näited: tööpink, auto, vintpüss.
Aja jooksul arenemise tüübi järgi on struktuurid järgmised:
- Avanev. Aja jooksul, kui GPF suureneb, suureneb elementide arv.
- Veeremine. aja jooksul, suurenedes või muutumatul GPF väärtusel, elementide arv väheneb.
- Vähendades. mingil ajahetkel hakkab elementide arv vähenema koos samaaegse GPF-i vähenemisega.
- alandav. GPF vähenemine koos ühenduste, võimsuse ja efektiivsuse vähenemisega.
3.3.4. Konstruktsiooni ehitamise põhimõtted
Süsteemi sünteesi protsessi peamiseks juhiseks on süsteemi tulevase omaduse (efekt, kvaliteet) saamine.. Oluline koht selles protsessis on struktuuri valimise (ehitamise) etapil.
Süsteemi "valem": sama süsteemi jaoks saab valida mitu erinevat struktuuri sõltuvalt GPF-i rakendamise füüsilisest põhimõttest. Füüsikalise printsiibi valikul tuleks lähtuda M, G, E (mass, mõõtmed, energiaintensiivsus) minimeerimisest, säilitades samal ajal efektiivsuse.
Struktuuri kujunemine on süsteemi sünteesi aluseks.
Mõned struktuuri moodustamise põhimõtted:
- funktsionaalsuse põhimõte,
- põhjuslikkuse põhimõte
- osade täielikkuse põhimõte,
- täiendavuse põhimõte.
Funktsionaalsuse põhimõte peegeldab funktsiooni ülimuslikkust struktuuri ees. Struktuuri määrab eelnev valik: Tööpõhimõtte valik määrab struktuuri üheselt, seega tuleb neid käsitleda koos. Toimimispõhimõte (struktuur) on eesmärgi-funktsiooni peegeldus. Vastavalt valitud tööpõhimõttele tuleks koostada funktsionaalne diagramm (võimalik, et su-välja kujul).
Funktsionaalne skeem on üles ehitatud vastavalt põhjuslikkuse põhimõte, kuna iga sõiduk järgib seda põhimõtet. Sõiduki toimimine on tegevus-sündmuste ahel.
Igal sõidukis toimuval sündmusel on üks (või mitu) põhjust ja see on ise järgnevate sündmuste põhjus. Kõik algab põhjusest, seega on oluline tagada, et põhjus oleks "käivitatud" (sisse lülitatud). Selleks peavad olema täidetud järgmised tingimused:
- pakkuda väliseid tingimusi, mis ei sega tegevuse avaldumist,
- luua sisetingimused, milles sündmus (tegevus) toimub,
- pakkuda väljastpoolt põhjust, tõuget, "sädet" tegevuse "käivitamiseks".
Tegevusprintsiibi valimisel on peamine asi põhjuslikkuse põhimõtte parim rakendamine.
Usaldusväärne viis tegevuste ahela ülesehitamiseks - lõppsündmusest esialgseni; lõppsündmus on tööorganile vastu võetud toiming, st sõiduki funktsiooni rakendamine.
Peamine nõue konstruktsioonile on minimaalne energiakadu ja üheselt mõistetav tegevus (vigade kõrvaldamine), st hea energiajuhtivus ja põhjus-tagajärg ahela töökindlus.
Leiutusülesannete lahendamisel tekivad pärast FP sõnastamist (füüsiline vastuolu) raskusi füüsilisele printsiibile üleminekul. Võib-olla aitab siin põhjuslikkuse printsiip. Füüsiline harjutus on käsk, viimane tegevus; see on vajalik põhjuste ja tagajärgede ahela ülesehitamiseks, mis viib füüsilise mõjuni.
Osade täielikkuse põhimõte (süsteemi osade täielikkuse seadus) võib võtta aluseks funktsionaalse diagrammi esmakordsel koostamisel. Võimalik on järgmine toimingute jada:
- GPF on formuleeritud.
- Määratakse kindlaks töötava keha füüsiline toimepõhimõte tootele.
- PO on valitud või sünteesitud.
- Käigukast, mootor, energiaallikas ja juhtelement on "kinnitatud" tööelemendi külge.
- Funktsionaalne diagramm koostatakse esmase lähenduse järgi: tuvastatakse diagrammi puudused ja võimalikud tõrked. Täpsemad diagrammid töötatakse välja, võttes arvesse alamsüsteemide hierarhiat. Funktsioone halvasti täitvaid alamsüsteeme täiendatakse uute elementidega.
Näiteks:
See on tavaline viis sõiduki kasutuselevõtuks, suurendades GPF-i uute kasulike funktsionaalsete alamsüsteemide lisamisega.
GPF-i mõningane suurenemine on võimalik, vähendades kahjulikke ühendusi ja mõjusid alamsüsteemides (ilma neid keerulisemaks muutmata).
Kõige radikaalsem viis on TS idealiseerimine.
Vastastikuse täiendavuse põhimõte on erilisel viisil elementide ühendused, kui need on süsteemi kaasatud. Elemendid peavad olema mitte ainult vormilt ja omadustelt järjekindlad (selleks, et neil oleks põhimõtteline vastastikuse seose võimalus), vaid ka üksteist täiendama, tugevdama, lisama kasulikke omadusi ja neutraliseerima kahjulikke. See on süsteemse efekti (kvaliteedi) ilmnemise peamine mehhanism.
3.3.5. Vorm
Vorm on väline ilming sõiduki struktuur ja struktuur on vormi sisemine sisu. Need kaks mõistet on omavahel tihedalt seotud. Tehnilises süsteemis võib üks neist domineerida ja dikteerida tingimusi teise realiseerimiseks (näiteks lennuki tiiva kuju määrab selle struktuuri). Struktuuri ülesehitamise loogika määravad peamiselt süsteemi sisemised põhimõtted ja funktsioonid. Vorm sõltub enamikul juhtudel supersüsteemi nõuetest.
Põhinõuded vormile:
- funktsionaalne (keerme kuju jne),
- ergonoomiline (tööriista käepide, juhiiste jne),
- tehnoloogiline (tootmise, töötlemise, transpordi lihtsus ja mugavus),
- töökorras (kasutusiga, tugevus, vastupidavus, remondi lihtsus),
esteetiline (disain, ilu, “meeldivus”, “soojus”...).
3.3.6. Süsteemide hierarhiline struktuur
Organisatsiooni hierarhiline põhimõte struktuur on võimalik ainult mitmetasandilistes süsteemides (see on tänapäevaste tehniliste süsteemide suur klass) ja seisneb tasandite interaktsioonide järjestamises kõrgemalt madalamale. Iga tasand toimib juhina kõigi aluseks olevate tasandite suhtes ja kontrollitud, alluva tasandina kõrgema suhtes. Iga tase on spetsialiseerunud ka konkreetse funktsiooni täitmisele (GPF tase). Puuduvad absoluutselt jäigad hierarhiad, mõnel madalamal tasemel süsteemil on kõrgemate tasandite suhtes vähem või rohkem autonoomiat. Taseme sees on elementide suhted üksteisega võrdsed, üksteist täiendavad, neil on iseorganiseerumise tunnused (need pannakse paika struktuuri kujunemise käigus).
Hierarhiliste struktuuride tekkimine ja areng ei ole juhuslik, sest see on ainus viis tõhususe, usaldusväärsuse ja jätkusuutlikkuse suurendamiseks. keskmise ja kõrge keerukusega süsteemides.
IN lihtsad süsteemid hierarhia pole vajalik, kuna interaktsioon toimub elementide vaheliste otseste ühenduste kaudu. Keerulistes süsteemides on kõigi elementide vaheline otsene interaktsioon võimatu (vaja on liiga palju ühendusi), seetõttu säilivad otsekontaktid ainult sama taseme elementide vahel ning tasanditevahelised ühendused vähenevad järsult.
Hierarhilise süsteemi tüüpiline vaade: Tabelis. 1 näitab hierarhiliste tasandite nimetusi tehnoloogias (Altshuller G.S. raamatus: Daring formulas of kreativity. Petrozavodsk, "Karjala", 1987, lk 17-18).
Tabel 1
Tase |
Süsteemi nimi |
Näide |
Analoog oma olemuselt |
Tehnosfäär |
Tehnika + inimesed + ressursid + tarbimissüsteem |
Biosfäär |
|
Kõik seadmed (kõik tööstusharud) |
|||
Tehnoloogia haru |
Transport (kõik tüübid) |
||
Ühing |
Aeroflot, autotransport, raudteetransport |
||
Ettevõte |
Tehas, metroo, lennujaam |
Organism |
|
Vedur, vagunid, rööbastee |
Kehaorganid: süda, kopsud jne. |
||
Vedur, auto, lennuk |
|||
Heterogeenne mehhanism (sõlmede komplekt, mis võimaldab energiat ja ainet ühelt tüübilt teisele üle kanda) |
Elektrostaatiline generaator, sisepõlemismootor |
DNA, RNA, AFT molekulid |
|
Homogeenne mehhanism (sõlmede komplekt, mis võimaldab energiat ja ainet nende välimust muutmata) |
Kruvitungraud, käru, purjevarustus, kell, trafo, binokkel |
Hemoglobiini molekul, mis on võimeline transportima hapnikku |
|
Telg ja kaks ratast (ilmub uus omadus - veeremisvõime) |
Komplekssed molekulid, polümeerid |
||
Paar detaili |
Kruvi ja mutter, telg ja ratas |
Erinevatest radikaalidest moodustatud molekul, näiteks: C2H5-C=O | TEMA |
|
Ebahomogeenne osa (eraldamisel moodustab erinevaid osi) |
Kruvi, nael |
Asümmeetriline süsinikuahel: S-S-S-S-S-S- | KOOS |
|
Homogeenne osa (eraldamisel moodustab identsed osad) |
Traat, telg, tala |
Süsinik kett: S-S-S-S-S-S- |
|
Heterogeenne aine |
Segud, lahused ( merevesi, õhk) |
||
Homogeenne aine |
Keemiliselt puhas raud |
Lihtne aine (hapnik, lämmastik) |
Hierarhiliste süsteemide põhiomadused
- Süsteemi elementide kvaliteedi kahesus- elemendil on samaaegselt individuaalsed ja süsteemsed omadused.
Süsteemi sisenemisel kaotab element oma esialgse kvaliteedi. Süsteemne kvaliteet näib blokeerivat elementide endi omaduste avaldumist. Kuid see ei juhtu kunagi täielikult. Keemilised ühendid neil on süsteemsed füüsikalis-keemilised omadused, kuid nad säilitavad ka nende koostisosade omadused. Sellel põhinevad kõik meetodid ühendite koostise analüüsimiseks (spekter, tuumamagnetresonants, röntgen jne). Mida keerulisem on süsteemi hierarhiline struktuur (korraldus), seda kõrgem on see individuaalsed omadused, mida selgemalt nad supersüsteemis esinevad, seda vähem on see seotud supersüsteemi teiste elementidega (süsteemidega). Madalamatel tasemetel on elemendid lihtsustatud (süsteemid ei vaja “keerulisi” asju, nad vajavad lihtsat kasulikku funktsiooni). Selle tulemusena kaotavad asjad oma originaalsuse, spetsiifilise individuaalsuse ja muutuvad ükskõikseks oma materiaalse individuaalse vormi suhtes.
Individuaalsuse kaotus on hind, mida elemendid “maksvad” nende omandatud võime eest väljendada hierarhia süsteemsete seoste individuaalseid aspekte. (Nagu ühiskonnas: tootmises olev inimene ei ole subjekt, ainulaadne indiviid, mitte oma olude looja, ta funktsioon, objekt, asi).
See hierarhiliste süsteemide omadus on leiutaja levinud psühhinertsi tüübi põhjus: ta näeb elemendi üht (peamist, süsteemset) omadust ja ei näe paljusid selle varasemaid individuaalseid omadusi. - Diktat ülemistest tasemetest üle alumiste- hierarhia põhikord (analoog ühiskonnas: käsu ühtsus, autoritaarne juhtimine).
Hierarhia madalaim tasand on töötav keha või selle töötav osa, tsoon, pind (igal alamsüsteemil on oma töökeha). Seetõttu jõuavad kõik juhtmõjud (signaalid) ja energia tingimata töötava kehani, sundides seda toimima rangelt määratletud viisil. Selles mõttes on RO süsteemi kõige alluvam element. Tuletagem meelde, et tema roll TS sünteesis on täpselt vastupidine: see dikteerib GPP rakendamise struktuuri.
Sageli ulatuvad ülemiste tasandite diktaadid isegi töökeha alla; mis on RO all? - toode. Tehnilised süsteemid ("oma mugavuse huvides") määravad, millised tooted peaksid olema. See tehnoloogia "soov" muuta keskkonda "iseenda jaoks" on ekslik, see on omane ainult kaasaegsele, suuresti kohmakale ja toores tehnoloogiale. Eriti selgelt on näha tehnosüsteemide ("õige", "standard") lahknevus (ebaühtlus) loodusobjektidega ("vale"), inimeste käsitöö- ja kunstitoodetega.
Näited.
Raudteetranspordi peamine kasulik funktsioon on liikluse maht. Seetõttu tehakse paljudes riikides uuringuid ruudukujuliste tomatite (Bulgaaria), arbuuside (Jaapan), kartulite, porgandite, peedi, kurkide ja ananasside aretamise kohta ("Teadmised on jõud", 1983, nr 12, lk 32 ). Kuubiköögivilju ja puuvilju on lihtsam pakkida ja transportida.
Muna "vorsti" toodetakse USA-s. Munad purustatakse, valged eraldatakse tsentrifuugimisega munakollast ja külmutades vormitakse neist “vorst” (keskel munakollane), kui vajad munapuderit, lõika viil ära. GPF (munade transport) suurendamise seisukohalt on probleem lahendatud.
A.s. 1 132 905: (BI, 1985, nr 1). Kartulite, juur- ja puuviljade kuumtöötlemiseks ettevalmistamise meetod: kartulid lõigatakse, liigutatakse ja lõigatakse koor alt ära; siis keera 180 kraadi, loodi ja lõika alt ära jne. kuni kõik kartulid on kooritud.
Prantsuse huumorist (“Leiutaja ja uuendaja”, 1984, nr 8, 3 lehekülge kaanel): “Pakkun teie ettevõttele oma uusimat leiutist. See on habemeajamismasin. Klient paneb paar münti, torkab oma pea auku ja kaks pardlit hakkavad automaatselt tema raseerima.
- Aga igal inimesel on individuaalne näoehitus... - Esimest korda - jah! - Ülemiste korruste tundlikkus muutuste suhtes alumistel ja vastupidi, alumiste korruste tundlikkus muutuste suhtes ülemistel.
Muudatused madalama järgu ainete ja alamsüsteemide tasemetel ei mõjuta kõrgema järgu TS-NS süsteemset omadust (kvaliteeti).
Näide.
Televisiooni põhimõtet kehastasid juba esimesed mehaanilised süsteemid. Süsteemi uus omadus (pildi edastamine vahemaa tagant) lambi-, transistori- ja mikromoodulielementidele üleminekul põhimõtteliselt ei muutunud. GPF suurenes, kuid süsteemne omadus põhimõtteliselt ei muutunud. Supersüsteemi jaoks on peamine, et alamsüsteemid täidaksid oma ülesandeid ning millistel materjalidel ja füüsikalistel põhimõtetel on ükskõik. Sellel sättel on leiutisele olulised tagajärjed. Oletame, et probleem tekkis lampteleri (voolutarve 400 W) töötavast trafost efektiivse soojuse eemaldamise tagamisega. Leiutaja saab pikka aega ja mitmel viisil otsida soojuse eemaldamise meetodit, tulla välja uute alamsüsteemidega, suurendada küttetemperatuuri vähendamiseks trafo paigaldatud võimsust jne. Kui aga minna ülevale korrusele (toiteallikas), siis saab probleemi lahendada hoopis teistmoodi (näiteks toiterežiimi lülitamine) ja ülemisel korrusel vahetades (näiteks lambiahela vahetus). transistoriga), saab selle probleemi üldse kõrvaldada - selle järele pole lihtsalt vajadust (võimsus langeb näiteks 100 W-ni). - Kasulike funktsioonide filtreerimine (esiletõstmine) hierarhiatasanditel. Korralikult korraldatud hierarhiline struktuur tõstab esile kasuliku funktsiooni igal korrusel, need funktsioonid liidetakse (tugevdavad vastastikku) järgmisel korrusel; samal ajal on kahjulikud funktsioonid igal korrusel maha surutud või vähemalt ei lisata neile uusi.
Peamine panus GPF-i moodustab alumistel korrustel, alustades töökorpusest. Järgmistel tasemetel toimub kasuliku funktsiooni enam-vähem oluline lisamine (tugevdamine). Korruste arvu kasvades GPF-i kasv aeglustub, mistõttu on suure hulga hierarhiliste tasemetega süsteemid ebaefektiivsed (MGE kulud hakkavad ületama GPF-i kasumit). Hierarhia kõrgeim tasand täidab tavaliselt ainult koordineerimisfunktsioone, selliseid taset ei tohiks olla rohkem kui üks.
Mida kõrgem on hierarhia tase, seda pehmem on struktuur, seda vähem jäigad seosed elementide vahel ning seda lihtsam on neid ümber korraldada ja asendada. Madalamatel tasanditel on jäigem hierarhia ja ühendused; struktuur on rangelt määratud GPF-i täitmise nõudega. Taht on näiteks võimatu paigutada soojustorusse väljaspool korpust, tahi tööparameetrid ja selle struktuur on jäigalt kindlaks määratud; ülemistel korrustel, kus funktsiooniks on soojuse ümberjaotamine, retsirkulatsioon, reguleerimine jne, on võimalikud kõige radikaalsemad ümberkorraldused.
3.4. Organisatsioon
3.4.1. Üldine kontseptsioon
TRTS-i ülesanne on paljastada tehniliste süsteemide sünteesi, toimimise ja arendamise mustrid. Organisatsioon on kõige olulisem element kõigis kolmes süsteemi eksisteerimise perioodis. Organisatsioon tekib samaaegselt struktuuriga. Tegelikult, Organisatsioon on algoritm süsteemi elementide ühiseks funktsioneerimiseks ruumis ja ajas.
Prantsuse 18. sajandi bioloog. Bonnet kirjutas: "Kõik keha moodustavad osad on oma funktsioonide vallas üksteisega nii otseselt ja mitmekesiselt seotud, et nad on üksteisest lahutamatud, et nende suhe on äärmiselt tihe ja et nad pidid ilmnema üheaegselt. Arterid eeldavad veenide olemasolu; mõlemad funktsioonid eeldavad närvide olemasolu; need omakorda eeldavad aju olemasolu ja viimane eeldab südame olemasolu; iga üksik seisund on terve rida tingimusi" (Gnedenko B.V. et al. Looduse nõustamiseks M.: Znanie, 1977, lk 45).
Organiseeritus tekib siis, kui elementide vahel tekivad objektiivselt loomulikud, järjepidevad, ajas püsivad seosed (suhted); sel juhul tuuakse esile mõned elemendi omadused (kvaliteedid) (need töötavad, realiseeritakse, tugevdatakse), teised aga on piiratud, kustunud, maskeeritud. Kasulikud omadused muudetakse töö käigus funktsioonideks - toiminguteks, käitumiseks .
Organisatsiooni tekkimise peamiseks tingimuseks on, et elementidevahelised seosed ja/või nende omadused peavad võimsuselt (tugevuselt) ületama seoseid süsteemiväliste elementidega.
Organisatsiooni tekkimisega väheneb entroopia tekkivas süsteemis võrreldes väliskeskkonnaga. Sõiduki väliskeskkonnaks on enamasti muud tehnosüsteemid. Seega on entroopia organisatsioon, mis on antud GPF-i (vajaduse) (“tulnuka” organisatsiooni) jaoks ebavajalik.
Organiseerituse aste peegeldab süsteemi käitumise prognoositavust GPF-i rakendamise ajal. Absoluutne prognoositavus on võimatu või võimalik ainult mittetöötavate (“surnud”) süsteemide puhul. Täielik ettearvamatus – kui süsteemi pole, siis on organiseerimatus. Organisatsiooni keerukust iseloomustab elementide arv ja mitmekesisus, seoste arv ja mitmekesisus ning hierarhia tasandite arv.
Organisatsiooni keerukus suureneb koos sõiduki kasutuselevõtuga ja väheneb kokkuvarisemisega; organisatsioon on justkui sisusse "aetud". Kasulikele funktsionaalsetele allsüsteemidele juurutamisel töötatakse välja organisatsiooni põhimõtted (interaktsioonitingimused, ühendused ja funktsioonid), seejärel liigub organisatsioon mikrotasandile (allsüsteemi funktsiooni täidab aine).
3.4.2. Ühendused
Kommunikatsioon on suhe süsteemi elementide vahel.
Side on reaalne füüsiline (materjal või väli) kanal E (energia), B (aine), I (informatsioon) ülekandmiseks; Pealegi pole immateriaalset teavet, see on alati E või V.
Kommunikatsiooni toimimise põhitingimus on elementide vaheline "potentsiaalne erinevus", see tähendab välja või aine gradient (hälve termodünaamilisest tasakaalust - Onsageri põhimõte). Gradiendi korral tekib liikumapanev jõud, mis põhjustab E või B voolu:
- temperatuurigradient - soojusvoog (soojusjuhtivus),
- kontsentratsioonigradient - aine vool (difusioon),
- kiiruse gradient - impulsi vool,
- elektrivälja gradient - elektrivool,
samuti rõhu, magnetvälja, tiheduse jne gradiente.
Sageli on leidlike ülesannete puhul vaja korraldada voog "mitte-ise" välja gradiendiga. Näiteks temperatuurigradiendiga aine (nitinooli õõnsad pallid) vool - temperatuuri ühtlustamise probleemis piki basseini sügavust. Peamised suhtlusomadused: füüsiline sisu ja võimsus. Füüsiline sisu on suhtluses kasutatav aine või valdkond. Võimsus – B või E voolu intensiivsus. Sidevõimsus peab olema suurem kui süsteemiväliste ühenduste võimsus, üle läve – väliskeskkonna müratase.
Ühendused süsteemis võivad olla:
- funktsionaalselt vajalik - GPF-i teostamiseks,
- abi - töökindluse suurendamine,
- kahjulik, tarbetu, üleliigne.
Sõltuvalt ühenduse tüübist on olemas: lineaarne, rõngas, täht, transiit, hargnenud ja segatud.
Peamised ühenduste liigid tehnosüsteemides:
1. Elementaarne |
|
A) ühekülgne(pooljuht), |
|
b) peegeldav(tekib välise põhjuse mõjul), |
|
V) valikuline(ebavajalike voogude väljasõelumine), |
|
G) mahajäänud(ajalise viivitusega), |
|
d) positiivne(võimsuse suurenemine, kui "potentsiaalne erinevus" suureneb), |
|
e) negatiivne(võimsuse vähenemine, kui "potentsiaalne erinevus" suureneb), |
|
ja) neutraalne(ükskõikne suuna suhtes), |
|
h) null, |
|
Ja) prognoositud(soovitav). |
|
2. Kombineeritud. |
|
l) kahepoolsed(täielikult juhtiv) |
|
m) vastusuhtlus(sõltub proportsionaalselt elementide olekust, mille vahel ühendus luuakse; näiteks magneti poolused või vooluallika potentsiaalid), |
|
m) positiivne pöördvõrdelineühendus. (ühe ühenduse võimsuse suurenedes teise võimsus suureneb), funktsioonide vastastikuse stimuleerimise mehhanism viib protsesside suurenemiseni; |
|
O) negatiivne pöördvõrdelineühendus. (ühe ühenduse võimsuse suurenedes teise võimsus väheneb), stabiliseerimismehhanism viib stabiilse tasakaaluni või võnkumiseni tasakaalupunkti ümber, |
|
P) topeltnegatiivne pöördvõrdeline suhtlemine ehk vastastikuse rõhumise tüüpi tagasiside (ühe ühenduse võimsuse vähenedes väheneb ka teise võimsus) viib ebastabiilse tasakaaluni, mis lõpeb ühe poole tugevnemisega ja teise allasurumisega. |
Kombineeritud ühenduste kasutamisel omandab süsteem uusi omadusi. Mõelge näiteks kahe negatiivse tagasisidega elemendi süsteemile:
Kui potentsiaal A suureneb, suureneb positiivse ühenduse 1 võimsus, mis toob kaasa potentsiaali B suurenemise. Kuid negatiivne ühendus 2 surub maha potentsiaali A. Süsteem jõuab kiiresti stabiilse tasakaalu olekusse. Ühenduse 1 katkemisel potentsiaal A suureneb ilma B-st alla surumata. Ühenduse 2 katkemisel potentsiaal A suureneb ja samal ajal potentsiaal B suureneb (positiivne ühendus).
Kolmest elemendist koosnevas süsteemis ilmneb veelgi tugevam kvaliteet.
Kui potentsiaal A suureneb, suureneb B, kuid side 4 surub A maha; piki ühendust 2 B suureneb, kuid läbi ühenduse 5 B väheneb ja läbi ühenduse 6 B väheneb jne. See tähendab, et mis tahes elemendi väljaviimine tasakaaluseisundist surutakse kiiresti vastastikku alla.
Kui mis tahes ühendus katkeb, toimub vastastikuse mahasurumine kiiresti ka teiste ühenduste kõrval. Sama juhtub kahe ühenduse katkemisel.
Süsteemis luuakse stabiilne tasakaal, milles elemendi olekut saab tasakaalust vaid veidi nihutada.
Siin on näide sama kombineeritud seosega (negatiivne). Teised, veelgi ebatavalisemad efektid ilmnevad heterogeensete ühendustega, suure hulga elementidega süsteemides, kus ilmnevad ristühendused (alates ruudu diagonaalist). Seda tüüpi ühenduste venoanalüüsile "surumiseks" on vaja arendust.
Süsteemi organiseerituse astme kasv sõltub otseselt elementide vaheliste ühenduste arvust. Seoste arendamine on su-väljade avamine (su-välja astme suurendamine). Kuidas suurendada ühenduste arvu suväljas? Kaks võimalust:
- süsteemi elementide kaasamine seoses supersüsteemidega,
- alamsüsteemi või aine madalamate organisatsioonitasemete kaasamine.
Kui ühenduste arv elemendi kohta suureneb, suureneb elementide kasulike omaduste arv.
3.4.3. Kontroll
Organisatsiooni üheks oluliseks omaduseks on võime kontrollida, st muuta või säilitada elementide olekut süsteemi töötamise ajal. Juhtimine toimub spetsiaalsete ühenduste kaudu ja see on ajaline käskude jada. Väärtuste hälbe järgi juhtimine on kõige levinum ja usaldusväärsem meetod.
3.4.4. Organisatsiooni hävitavad tegurid.
Need tegurid hõlmavad kolme kahjulike mõjude rühma:
- väline (ülisüsteem, loodus, inimene),
- sisemine (kahjulike omaduste sunniviisiline või juhuslik vastastikune tugevdamine),
- entroopiline (elementide enesehävitamine piiratud eluea tõttu).
Välised tegurid hävitavad ühendusi, kui nende võimsus ületab süsteemisiseste ühenduste võimsust.
Sisemised tegurid on algselt süsteemis olemas, kuid aja jooksul struktuuris esinevate häirete tõttu nende arv suureneb.
Entroopiategurite näited: osade kulumine (osa aine eemaldamine süsteemist), ühenduste degeneratsioon (vedrude väsimine, rooste).
3.4.5. Eksperimenteerimise tähtsus organisatsiooni täiustamise protsessis
Eksperiment on teaduslikult läbiviidud eksperiment, mille eesmärk on GPF-i suurendamise katsel kindlaks teha “valus” koht sõidukis. Katse tähendus: aktiivne sekkumine sõiduki toimimisse, eritingimuste, keskkonna (keskkonnategurite muutused) loomine ja käitumise (tulemuse) jälgimine kasutades spetsiaalsed meetodid ja rahalised vahendid.
Kõige produktiivsem täismahus eksperiment sobib valdavale enamusele sõidukitele (v.a suured ja ohtlikud tuumajaamad jne).
Mudelkatse on vastuvõetav ja usaldusväärne ainult lihtsate ja hästi ennustatava käitumisega süsteemide jaoks.
Ainult täismahus katse võib anda kõige olulisema kõrvalprodukti – ootamatuid tulemusi, mis sageli toovad kaasa uusi teadmisi.
Näiteks ühe mehitamata satelliidi katselennul, katsetades abimootoreid pidurdamiseks, lülitus satelliit ootamatult teisele orbiidile ja seda enam Maale tagasi ei saadetud. "Mäletan, et spetsialistid olid väga ärritunud. Ja S. P. Korolev nägi siis laeva planeerimata üleminekus ühelt orbiidilt teisele esimest kogemust kosmoses manööverdamisest.
"Ja maale laskumiseks," ütles peakonstruktor oma abilistele, "meil on laevad, kui vaja ja kus vaja." Kui armsad nad saavad olema! Järgmine kord istutame kindlasti.
Sellest ajast peale on paljud naasnud Maale "nagu kallid". kosmoselaev kõige erinevamatel teaduslikel ja majanduslikel eesmärkidel" (Pokrovsky B. Towards the Dawn. Pravda, 1980, 12. juuni).
3.5. Süsteemne mõju (kvaliteet)
3.5.1. Omadused süsteemis
Kõigil süsteemi elementidel ja süsteemil endal on mitmeid omadusi:
- Struktuurne-materjal: aine omadused, mis on määratud selle koostise, komponentide tüübi, füüsikaliste omadustega (vesi, õhk, teras, betoon).
- Struktuurne väli: näiteks kaal on mis tahes elemendi lahutamatu omadus, magnetilised omadused, värvus.
- Funktsionaalne: eriomadused, mida on võimalik saada erinevatest aine-välja kombinatsioonidest, kui neil on vajalik funktsioon; näiteks soojusisolatsioonimatid.
- Süsteem: kumulatiivsed (integraalsed) omadused; erinevalt omadustest 1-3 ei võrdu need süsteemi kaasatud elementide omadustega; need omadused tekivad "äkki" süsteemi kujunemise käigus; selline ootamatu tõus on uue sõiduki sünteesi peamine võit.
Õigem on eristada kahte tüüpi süsteemi kasvu:
- süsteemi efekt- elementide omaduste ebaproportsionaalselt suur tõus (langus),
- süsteemi kvaliteet- uue omaduse tekkimine (üliomadus – olemasolevate omaduste vektor), mida ühelgi elemendil enne süsteemi kaasamist ei olnud.
Seda omadust objektiivse reaalsuse arengus märkasid iidsed mõtlejad. Näiteks väitis Aristoteles, et tervik on alati suurem kui selle osade summa. Bogdanov A.A. sõnastas selle väitekirja süsteemide jaoks: süsteem näitab teatud omaduste tõusu, võrreldes esialgsetega annab see teatud superkvaliteedi (1912).
Antud sõiduki süsteemse efekti (kvaliteedi) täpsemaks määramiseks võite kasutada lihtsat tehnikat: peate jagama süsteemi selle komponentideks ja vaatama, milline kvaliteet (milline mõju) on kadunud. Näiteks ei saa ükski lennukiosa eraldi lennata, nagu ka "kärbitud" lennukisüsteem ilma tiiva, tiiva või juhtimiseta ei saa oma funktsiooni täita. See, muide, on veenev viis tõestada, et kõik maailma objektid on süsteemid: jagage kivisüsi, suhkur, nõel - millises jagunemise etapis lakkavad nad olemast nemad ise ja kaotavad oma põhiomadused? Kõik need erinevad üksteisest ainult jagamisprotsessi kestuse poolest - nõel lakkab olemast nõel, kui see jaguneb kaheks osaks, kivisöeks ja suhkruks, kui see jaguneb aatomiks. Ilmselt peegeldab kvantitatiivsete muutuste kvalitatiivseteks ülemineku nn dialektiline seadus ainult üldisema seaduse sisulist külge - süsteemiefekti (kvaliteedi) kujunemise seadus.
Näide süsteemse efekti tekkimisest.
Järelraviks Reovesi hüdrolüüsijaam, katsetati kahte meetodit - osoonimist ja adsorptsiooni; Ükski meetod ei andnud soovitud tulemust. Kombineeritud meetod andis hämmastava efekti. Nõutavad näitajad saavutati osooni ja aktiivsöe tarbimise vähendamisel 2-5 korda võrreldes ainult sorptsiooniga või ainult osoonimisega (E.I. VNIIIS Gosstroy USSR, 8. seeria, 1987, väljaanne 8, lk 11-15).
Füüsika (füüsikalised mõjud ja nähtused) sisaldab palju näiteid süsteemi omaduste ilmnemise kohta. Näiteks elektromagnetväljal on omadus levida ruumis piiramatul kaugusel ja omadus enesesäilitada - elektriline ja magnetväli eraldi.
Rangelt võttes ei tegele kõik loodusteadused millegi muuga kui osade tervikuks ühendamise süsteemsete seaduste ning selle terviku olemasolu ja arengu seaduste uurimisega. Kogunenud on tohutult teadmisi, mis paljastavad spetsiifilisi mehhanisme superomaduste (süsteemiefektide) ilmnemiseks elus- ja elutus looduses – keemias, füüsikas, bioloogias, geoloogias, astronoomias jne. Kuid ikkagi pole üldistusi – kogu süsteemi hõlmavad seadused.
3.5.2. Süsteemi omaduste kujunemise mehhanism
Siin on lihtne "mehaaniline" näide süsteemi omaduse välimusest: oletame, et peate kiiresti läbima ala, mis on täis rahvahulka; On selge, et kulutate "rahvahulgaga hõõrdumise" ületamiseks palju energiat ja aega. Kujutage nüüd ette, et rahvahulk on käsu peale moodustanud mingi korrastatud struktuuri (näiteks rivistatud ridadesse), siis kaob praktiliselt vastupanu ridade vahel jooksjale.
A. Bogdanov põhjendab nii: „Kõige tüüpilisem näide on lainete interferents: kui lained langevad kokku, siis kaks vibratsiooni annavad neljakordse jõu, kui ei lange kokku, siis valgus + valgus annab soojust. Keskmine juhtum: tõus üks laine langeb poole võrra kokku tõusuga ja poole võrra kahanemisega - selle tulemusena lihtne liitmine, terminite summa: valguse intensiivsus on kahekordne Süsteemi omaduste summa suurenemine või vähenemine sõltub meetodist kombinatsioonist (ühendusest, ühendusest)" (Üldine organisatsiooniteadus. (Tektoloogia), kd. 2. Lahknemise ja desorganiseerumise mehhanism. Partnerlus "Kirjanike raamatute väljaandmine Moskvas", M., Ya.G. Sazonovi tüpograafia, 1917 , lk 11).
Teine näide: heli kiirus vedelikus, näiteks vees, on umbes 1500 m/sek, gaasis (õhus) 340 m/sek; ja gaasi-vee segus (5% ruumalagaasimulle) langeb kiirus 30-100 m/sek.
Igal elemendil on palju omadusi. Mõned neist omadustest surutakse ühenduste moodustamise ajal alla, teised, vastupidi, omandavad selge väljenduse; või: mõned omadused liidetakse, teised neutraliseeritakse. Süsteemse mõju (kvaliteedi) puhul on kolm võimalikku juhtu:
- positiivsed omadused summeeruvad ja tugevdavad üksteist, negatiivsed omadused jäävad muutumatuks (kett, vedru);
- positiivsed omadused liidetakse ja negatiivsed hävitatakse vastastikku (kaks sõdurit, surudes selga, moodustavad ringkaitse, kahjulikud "selja" omadused on kadunud);
summale positiivsed omadused lisatakse vastupidised negatiivsed omadused (kahju muudetakse kasuks).
Tehniline süsteem (TS) on omavahel ühendatud elementidest koosnev struktuur, mis on loodud teatud kasulike funktsioonide täitmiseks. Funktsioon on sõiduki võime teatud tingimustel avaldada oma omadust (kvaliteeti, kasulikkust) ja muuta tööobjekt (toode) vajalikuks vormiks või suuruseks Eesmärgi ilmnemine on vajaduse teadvustamise tulemus. Vajadus (probleemi avaldus) on see, mida on vaja lasta (teha), ja funktsiooniks on sõiduki vajaduse realiseerimine. Vajaduste tekkimine, eesmärkide teadvustamine ja funktsioonide sõnastamine on inimese sees toimuvad protsessid. Kuid tegelik funktsioon on mõju tööobjektile (tootele) või teenusele inimesele. See tähendab, et puudub vahelüli - töötav keha. See on funktsiooni kandja puhtal kujul. Töökeha (PO) on tehnilise süsteemi ainus osa, mis on inimesele funktsionaalselt kasulik. Kõik muud osad on abiosad. TS ja tekkisid esimestel etappidel tööorganitena (kehaorganite asemel ja neile lisaks). Ja alles siis kasuliku funktsiooni suurendamiseks. muud osad, alamsüsteemid ja abisüsteemid "kinnitati" tööorgani külge.
Joonis 1. Töötava sõiduki täielik skemaatiline diagramm.
Punktiirjoon näitab minimaalse tõhusa sõiduki koostist, mis tagab selle elujõulisuse.
Elementide ühendamine ühtseks tervikuks on vajalik kasuliku funktsiooni saamiseks (moodustamine, süntees), s.o. seatud eesmärgi saavutamiseks. Konstruktsiooni koostamine on süsteemi programmeerimine, sõiduki käitumise täpsustamine, et saada selle tulemusena kasulik funktsioon. Vajalik funktsioon ja selle rakendamiseks valitud füüsiline põhimõte määravad struktuuri. Struktuur on elementide ja nendevaheliste ühenduste kogum, mille määrab vajaliku kasuliku funktsiooni rakendamise füüsiline põhimõte. Struktuur jääb reeglina töötamise ajal muutumatuks, st oleku, käitumise, toimingute ja muude toimingute muutmisel. On vaja eristada kahte tüüpi süsteemi kasvu, mis saadakse elementide ühendamisel struktuuriks:
- süsteemne toime - elementide omaduste ebaproportsionaalselt suur tõus (langus),
- süsteemi kvaliteet - uue omaduse tekkimine, mida ühelgi elemendil enne süsteemi kaasamist ei olnud.
Iga sõiduk võib täita mitmeid funktsioone, millest ainult üks töötab, mille jaoks see on olemas, ülejäänud on abistavad, kaasasolevad, põhifunktsiooni täitmist hõlbustavad. Peamise utiliidi funktsiooni (MPF) määramine on mõnikord keeruline. Seda seletatakse nõuete rohkusega, mis esitatakse antud süsteemile nii ülalt kui ka all asuvatelt süsteemidelt, samuti naaber-, välis- ja muudelt süsteemidelt. Siit tuleneb GPF-i definitsioonide näiline lõpmatus (kõikide omaduste ja ühenduste põhimõtteline katvuse puudumine). Võttes arvesse funktsioonide hierarhiat, on selle süsteemi GPF esimese kõrgema taseme süsteemi nõuete täitmine. Kõik muud nõuded, mis eemalduvad hierarhilisest tasemest, kust nad pärinevad, mõjutavad seda süsteemi üha vähem. Need ülaltoodud ja allsüsteemi nõuded võivad olla täidetud teiste ainete ja süsteemidega, mitte tingimata selle süsteemiga. See tähendab, et elemendi GPF-i määrab süsteem, millesse see on lisatud.
Antud sõiduki süsteemiefekti (süsteemi kvaliteedi) täpsemaks määramiseks võite kasutada lihtsat tehnikat: peate jagama süsteemi selle komponentideks ja vaatama, milline kvaliteet (milline mõju) on kadunud. Näiteks ei saa ükski lennukiosa eraldi lennata, nagu ka "kärbitud" lennukisüsteem ilma tiiva, tiiva või juhtimiseta ei saa oma funktsiooni täita. See, muide, on veenev viis tõestada, et kõik maailma objektid on süsteemid: jagage kivisüsi, suhkur, nõel - millises jagunemise etapis lakkavad nad olemast nemad ise ja kaotavad oma põhiomadused? Kõik need erinevad üksteisest ainult jagamisprotsessi kestuse poolest - nõel lakkab olemast nõel, kui see jaguneb kaheks osaks, kivisöeks ja suhkruks, kui see jaguneb aatomiks. Ilmselt peegeldab kvantitatiivsete muutuste kvalitatiivseteks ülemineku nn dialektiline seadus ainult üldisema seaduse sisulist poolt - süsteemse efekti (süsteemse kvaliteedi) kujunemise seadust.
Element on süsteemi suhteliselt terviklik osa, millel on teatud omadused, mis süsteemist eraldudes ei kao. Kuid süsteemis ei võrdu elemendi omadused üksiku elemendi omadustega. Süsteemi elemendi omaduste summa võib olla suurem või väiksem kui tema süsteemiväliste omaduste summa. Ehk siis osa süsteemi kaasatud elemendi omadusi kustub või elemendile lisatakse uusi omadusi. Enamikul juhtudel neutraliseeritakse süsteemis osa elemendi omadustest, sõltuvalt selle osa suurusest räägivad nad süsteemi kuuluva elemendi individuaalsuse kadumise astmest. Element on süsteemi minimaalne ühik, mis on võimeline täitma mõnda elementaarset funktsiooni. Kõik tehnilised süsteemid said alguse ühest elemendist, mis oli mõeldud ühe elementaarse funktsiooni täitmiseks. Seejärel sõiduki arenedes elementi eristatakse, st element jagatakse erinevate omadustega tsoonideks. Elemendi (kivi, pulk) monostruktuurist hakkavad silma teised elemendid. Näiteks kivipeisli noaks muutmisel eraldati töötsoon ja käepideme tsoon ning seejärel nõudis iga tsooni spetsiifiliste omaduste tõstmine erinevate materjalide (komposiittööriistade) kasutamist. Ülekanne tekkis töökehast ja arenes.
Kommunikatsioon on suhe süsteemi elementide vahel, see on reaalne füüsiline (materjal või välja) kanal energia, aine või infosignaalide edastamiseks; Pealegi pole immateriaalseid signaale, see on alati energia või aine. Kommunikatsiooni toimimise põhitingimus on elementide vaheline "potentsiaalne erinevus", see tähendab välja või aine gradient (hälve termodünaamilisest tasakaalust - Onsageri põhimõte). Gradiendi korral tekib liikumapanev jõud, mis põhjustab energia või aine voolu. Kommunikatsiooni peamised omadused: füüsiline teostus ja jõud. Füüsiline teostus on suhtluses kasutatav aine või väli. Võimsus on aine või energia voolu intensiivsus. Sidevõimsus peab olema suurem kui süsteemiväliste ühenduste võimsus, kõrgem kui väliskeskkonna müratase.
Struktuurikorralduse hierarhiline põhimõte on võimalik ainult mitmetasandilistes süsteemides (see on tänapäevaste tehniliste süsteemide suur klass) ja seisneb tasandite interaktsioonide järjestamises kõrgemalt madalamale. Iga tasand toimib juhina kõigi aluseks olevate tasandite suhtes ja kontrollitud, alluva tasandina kõrgema suhtes. Iga tase on spetsialiseerunud ka konkreetse funktsiooni täitmisele (GPF tase). Puuduvad absoluutselt jäigad hierarhiad, mõnel madalamal tasemel süsteemil on kõrgemate tasandite suhtes vähem või rohkem autonoomiat. Taseme sees täiendavad elementide suhted üksteist, neid iseloomustavad iseorganiseerumise tunnused (see on paika pandud struktuuri kujunemise käigus). Hierarhiliste struktuuride tekkimine ja areng ei ole juhuslik, kuna see on ainus viis keskmise ja kõrge keerukusega süsteemide tõhususe, töökindluse ja stabiilsuse suurendamiseks. Lihtsates süsteemides pole hierarhiat vaja, kuna interaktsioon toimub elementide vaheliste otseühenduste kaudu. Keerulistes süsteemides on kõigi elementide vaheline otsene interaktsioon võimatu (vaja on liiga palju ühendusi), seetõttu säilivad otsekontaktid ainult sama taseme elementide vahel ning tasanditevahelised ühendused vähenevad järsult.
Tehnosüsteemide kirjeldus
Tehniliste objektide väljatöötamise kriteeriumid
Tehniliste objektide, tehnosüsteemide ja tehnoloogiate mõiste
Inimese loominguline leidlik tegevus avaldub kõige sagedamini uute, arenenumate disaini ja tõhusamate toimingute väljatöötamises. tehnilised objektid(TO) ja tehnoloogiaid nende valmistamine.
Ametlikus patendikirjanduses said mõisted “tehniline objekt” ja “tehnoloogia” vastavalt nimed “seade” ja “meetod”.
Sõna "objekt" tähistab midagi, millega inimene (subjekt) oma kognitiivses või objektiivs-praktilises tegevuses suhtleb (arvuti, kohviveski, saag, auto jne).
Sõna "tehniline" tähendab, et me ei räägi mingitest konventsionaalsetest või abstraktsetest objektidest, nimelt " tehnilised objektid».
Tehnilisi objekte kasutatakse: 1) mõju tööobjektidele (metall, puit, õli jne) materiaalsete varade loomisel; 2) energia vastuvõtmine, edastamine ja muundamine; 3) looduse ja ühiskonna arenguseaduste uurimine; 4) teabe kogumine, säilitamine, töötlemine ja edastamine; 5) juhtimine tehnoloogilised protsessid; 6) etteantud omadustega materjalide loomine; 7) liikumine ja side; 8) tarbija- ja kultuuriteenused; 9) riigi kaitsevõime tagamine jne.
Tehniline objekt – lai mõiste. See kosmoselaev ja triikraud, arvuti ja king, teletorn ja aialabidas. Olemas elementaarne hooldus, mis koosneb ainult ühest materiaalsest (struktuuri)elemendist. Näiteks malmist hantel, supilusikatäis, metallist seib.
Koos mõistega "tehniline objekt" kasutatakse laialdaselt mõistet "tehniline süsteem".
Tehniline süsteem (TS) – See on teatud elementide kogum, mis on järjestatud omavahel ühendatud, mõeldud teatud vajaduste rahuldamiseks, teatud kasulike funktsioonide täitmiseks.
Iga tehniline süsteem koosneb paljudest konstruktsioonielementidest (lingid, plokid, sõlmed, sõlmed), mida nimetatakse alamsüsteemideks ja mille arv võib olla võrdne N-ga. Samas on enamikul tehnosüsteemidel ka supersüsteeme – kõrgema taseme tehnilisi objekte. struktuurne tasand, millesse nad funktsionaalsete elementidena kuulusid. Supersüsteem võib sisaldada kahest kuni M tehnosüsteemi (joonis 2.1.).
Tehnilised objektid (süsteemid) täidavad teatud funktsioonid(operatsioonid) mateeria (elusa ja eluta looduse objektid), energia või infosignaalide muundamiseks. Under tehnoloogia– meetod, meetod või programm aine-, energia- või teabesignaalide muundamiseks antud algolekust lõppolekusse, kasutades asjakohaseid tehnilisi süsteeme.
Iga TO on keskkonnaga teatud vastasmõjus. TO interaktsioon ümbritseva elu- ja elukeskkonnaga võib toimuda erinevate suhtluskanalite kaudu, mis on kasulikult jagatud kaks rühma(Joon. 2.2.).
Esimene rühm hõlmab aine-, energia- ja infosignaale, mis edastatakse keskkonnast sihtpunktile, teine rühm - hooldusasutusest keskkonda edastatavad vood.
A t – funktsionaalselt määratud (või kontrollivad) sisendmõjud, sisendvood teostatavatesse füüsilistesse operatsioonidesse;
Ja c – sunnitud (või häirivad) sisendmõjud: temperatuur, niiskus, tolm jne;
S t – funktsionaalselt määratud (või reguleeritud, kontrollitud) väljundmõjud, objektil teostatud füüsiliste toimingute väljundvood;
C in – sunnitud (häirivad) väljundmõjud elektromagnetväljade, veereostuse, atmosfääri jms näol.
TO arendamise kriteeriumid on kõige olulisemad kriteeriumid(näitajad) ja seetõttu kasutatakse neid hoolduse kvaliteedi hindamisel.
Arengukriteeriumide roll on eriti oluline uute toodete väljatöötamisel, kui disainerid ja leiutajad püüavad oma püüdlustes ületada maailma parimate saavutuste taset või kui ettevõtted soovivad osta selle taseme valmistooteid. Selliste probleemide lahendamiseks mängivad kompassi rolli arenduskriteeriumid, mis näitavad toodete ja tehnoloogiate järkjärgulise arendamise suunda.
Kõigil tehnilistel seadmetel pole mitte ühte, vaid mitut arenduskriteeriumit, seetõttu püüavad nad iga uue põlvkonna tehniliste seadmete väljatöötamisel mõnda kriteeriumi võimalikult palju täiustada, teisi halvendamata.
Kogu tehnilise arenduskriteeriumide komplekt on tavaliselt jagatud nelja klassi (joonis 3.3.):
· funktsionaalne, objekti funktsiooni rakendamise iseloomustavad näitajad;
· tehnoloogiline, mis peegeldab TO valmistamise võimalust ja keerukust;
· majanduslik, funktsiooni rakendamise majandusliku otstarbekuse määramine vaadeldava TO abil;
· antropoloogiline seotud negatiivsete ja inimestele avaldatava mõju hindamisega positiivsed tegurid tema loodud TO poolelt.
Üks kriteerium ei suuda täielikult iseloomustada ei väljatöötatud tehniliste seadmete tõhusust ega selle loomise protsessi tõhusust. Sellest lähtuvalt kujundavad arendajad uut tehnilist seadet looma asudes kriteeriumide (kvaliteedinäitajate) kogumi nii tehnilise objekti kui ka selle loomise protsessi jaoks. Kriteeriumide valimise ja tähtsuse astme äratundmise protseduuri nimetatakse valikustrateegia.
Samal ajal reguleerib kriteeriumide kogum GOST. Kvaliteedinäitajad jagatud 10 rühma:
1. kohtumised;
2. töökindlus;
3. majanduslik kasutamine materjalid ja energia;
4. ergonoomilised ja esteetilised näitajad;
5. valmistatavuse näitajad;
6. standardimisnäitajad;
7. ühtlustumisnäitajad;
8. ohutusnäitajad;
9. patendi- ja juriidilised näitajad;
10. majandusnäitajad.
Iga tehnilist objekti (süsteemi) saab esitada kirjeldustega, millel on hierarhiline alluvus.
Vajadus (funktsioon ).
Under vaja viitab inimese soovile saada aine, energia, teabe muundamise, transpordi või säilitamise protsessis teatud tulemus. P vajaduste kirjeldused peavad sisaldama teavet:
D – tegevuse kohta, mis viib huvivajaduse rahuldamiseni;
G – tehnoloogilise töötlemise objekti või subjekti kohta, millele tegevus D on suunatud;
N - tingimuste või piirangute olemasolu kohta, mille alusel seda toimingut rakendatakse.
Tehniline süsteem- on kunstliku päritoluga materiaalne objekt, mis koosneb elemendid(koostoime käigus avalduvate omaduste poolest erinevad komponendid), kombineeritud ühendused(ühikute või millegi voogude ülekandeliinid) ja teatud suhe(elementide omaduste realiseerimise tingimused ja meetodid) omavahel ja väliskeskkonnaga, et rakendada protsessi(oleku muutmise või säilitamise toimingute jada) ja täitma funktsiooni tehniline süsteem (TS) - eesmärk, eesmärk, roll. TS-l on struktuur(struktuur, seade, elementide ja ühenduste suhteline asend, mis määrab TS funktsiooni stabiilsuse ja reprodutseeritavuse). Iga komponent Sõidukil on süsteemis individuaalne funktsionaalne otstarve (kasutusotstarve).
Entsüklopeediline YouTube
1 / 3
Tehnilise teabe ärisüsteem Jevgeni Popovilt 1. osa
Ülekanne 2. Mittepurustav testimine ja tehniline diagnostika
Pühendatud sanitaarsüsteemide ja -seadmete paigaldajatele
Subtiitrid
Tehnosüsteemi objektide funktsionaalne koostis ja omadused
Igal sõidukil on funktsionaalne osa - juhtobjekt(OU). Sõiduki OU funktsioonid on tajuda juhtmõjusid (CI) ja muuta oma olekut vastavalt neile. OU ei täida TS-s otsustusfunktsioone, see tähendab, et ta ei kujunda ega vali oma käitumisele alternatiive, vaid reageerib ainult välistele (juhtimis- ja häirimis-) mõjudele, muutes oma olekuid oma disainiga ettemääratud viisil.
Juhtobjektis saab alati eristada kahte funktsionaalset osa - sensoorne Ja tegevjuht.
Sensoorse osa moodustavad tehniliste seadmete komplekt, vahetu põhjus muutused, millest igaühe olekutes on sellele vastavad ja selleks ette nähtud juhtimistoimingud. Puuteseadmete näited: lülitid, lülitid, ventiilid, siibrid, andurid ja muud sarnased funktsionaalsed seadmed tehnosüsteemide juhtimiseks.
Täidesaatva osa moodustab materiaalsete objektide kogum, mille kõiki või üksikuid olekute kombinatsioone peetakse sihtriigid tehniline süsteem, milles see on võimeline iseseisvalt täitma oma disainiga ette nähtud tarbijafunktsioone. Vahetu põhjus muutused sõiduki täidesaatva osa seisundites (OA sõidukis) on muutused selle sensoorse osa olekutes.
Objektide klassifitseerimistunnused
- esindavad koosmõjus olevate materiaalsete objektide lõplikku kogumit
- neil on nende konstruktsiooniga ettenähtud normaalsed töötingimused
- sisaldavad sensoorseid ja täidesaatvaid funktsionaalseid osi, mis toimivad üksteisega järjestikku
- omavad kontrollitud ettemääratud põhjus-tagajärg käitumise mudeleid saavutatavate tasakaaluliste stabiilsete olekute ruumis
- omama sihtolekuid, mis vastavad sõiduki juhtobjekti täidesaatva osa olekutele
- neil on sihtolekus olles võime iseseisvalt täita tarbijafunktsioone
Tehniline süsteem- see on lõplikust arvust omavahel seotud materiaalsetest objektidest koosnev terviklik kogum, millel on järjestikku interakteeruvad sensoorsed ja täidesaatvad funktsionaalsed osad, mudel nende etteantud käitumisest tasakaaluliste stabiilsete olekute ruumis ja võime, kui nad on vähemalt ühes neist ( sihtseisund), täitma normaalsetes tingimustes iseseisvalt ettenähtud tingimusi oma disainitarbija funktsioonid.
Tehniline allsüsteem- see on osa süsteemist, millel on kõik taksoni “tehnilised süsteemid” objektide omadused. Tehniline allsüsteem võib olla osa teatud süsteemist, mis ise ei pruugi kuuluda sõidukiklassi.
Seade- on lõplikust arvust omavahel seotud materiaalsetest objektidest koosnev terviklik kogum, millel on normaalsetes töötingimustes etteantud käitumise ja stabiilsete tasakaaluolekute mudel.
Mõiste “seade” definitsioonis on arvestatud, et sellel kui sõiduki lahutamatul osal peavad olema ka stabiilsed tasakaaluolekud, mis määravad süsteemi kui terviku sihtolekute omadused.
Detail- elementideks lahutamatu tehnosüsteemi või seadme materiaalne ja funktsionaalne objekt.
See määratlus võtab eelkõige arvesse osa "funktsionaalset" omadust, mis seisneb selle võimes täita sellele sõidukis projekteerija poolt määratud rolli, st olla töökorras.