2015-02-04
1597
Системный подход при исследовании технических систем позволяет выделить ряд общих требований.
Внешнее функционирование ТС отражает ее связь с окружением. Поиск новых решений и совершенствование ТС является следствием постоянно растущих потребностей общества. Техническая система находит свое отражение в практической реализации если она соответствует потребностям окружения (общества) по следующим показателям:
1) ГПФ и функциональный эффект;
2) эффективность;
3) надежность выполнения ГПФ;
4) вредные выходы (должны быть допустимы для окружения).
Эти требования, расположенные по степени их важности, отражают законы функционирования общества и в свою очередь определяют развитие технических систем. Изменение в системе, способствующее выполнению этих требований, считается улучшением (положительным эффектом), а мешающее их выполнению — ухудшением (нежелательным эффектом).
Как видно из списка требований, определяющей характеристикой системы является ее функция (ГПФ). Со степенью выполнения функции связаны типы задач, которые необходимо решать при разработке и совершенствовании техники:
1) ГПФ не выполняется полностью (системы нет, требуется построение ТС с нуля);
2) ГПФ не выполняется частично (требуется достройка ТС);
3) ГПФ выполняется, но положительные и нежелательные эффекты вступают в противоречие (требуется преобразование ТС).
Функционирование ТС определяет ее строение. Соответствие между функцией и структурой ТС проявляется через ряд закономерностей, имеющих вид требований к любым работоспособным ТС:
1) Каждая техническая система должна быть функционально полной, то есть состав ее подсистем (элементарных функций) должен быть достаточен для выполнения ГПФ системы. Функциональная неполнота ТС является причиной появления технических проблем при качественном росте потребностей и соответствующем расширении ГПФ системы. Это вызывает необходимость достройки системы, в результате ТС дополняется новыми подсистемами. Например: потребность в улучшении тормозных свойств автомобилей привела к необходимости внедрения в тормозную систему регулятора тормозных сил, АБС.
2) Поскольку характеристики и ГПФ системы характеризуются не только качественными признаками, но и количественными параметрами, работоспособная ТС должна иметь значения характеристик и ГПФ не ниже некоторого минимального уровня - «параметрического порога». Например, подобным порогом было обеспечение удовлетворительной термической нагруженности и внедрение дисковых тормозных механизмов грузовых автомобилей за счет создания вентилируемых тормозных дисков.
3) В ТС должно обеспечиваться соответствие между изменчивостью условий функционирования и управляемостью ТС. ТС либо должна быть нечувствительной к изменению внешних условий без нежелательных последствий, либо иметь управляемые элементы, за счет которых она может приспособиться к этим изменениям. Например: к неровностям дороги позволяют приспособиться элементы подвески.
4) ТС должна быть энергетически проводимой (обеспечивать прохождение энергии по своим частям) и энергетически полной (обеспечивать все необходимые преобразования энергии в системе).
Все технические системы можно разделить на два класса: динамические (машины) и статические (сооружения).
В динамических технических системах происходит обмен с окружением и преобразование потоков энергии. Например: в автомобиле можно выделить следующую цепочку энергетических компонентов: двигатель - трансмиссия – колеса.
У сооружений нет явного обмена с окружением. Они характеризуются восприятием внешних воздействий, преобразованием их в усилия (напряжения) и передачу усилий к основанию сооружения (грунту). С некоторой долей условности картину механических напряжений в сооружении тоже можно считать как бы «застывшим» энергопотоком. Например: в грузовом автомобиле узлы и агрегаты крепятся к раме, которая, по сути, является сооружением.
Анализируя энергетические потоки целесообразно рассматривать отдельные подсистемы, выполняющие элементарные полезные функции.
