3. Структурность

Поведение ТО обусловлено не только особенностями отдельных элементов, сколько их взаимодействием, которые образуют структуры системы (примеры: элементная, потоковая, функциональная и др. структуры).

4. Наличие целевой организации в системе

Структура ТО такова, что воплощает в себе потребные для человека выходные действия (примеры: ножки табуретки должны быть организованы таким образом, чтобы выполнить поддержать человека в положении сидя; отверстие для слива воды в раковине расположено в нижней точке заполняемого объёма; педали велосипеда расположены внизу, а руль спереди; впускной фланец высоковакуумного насоса расположен в верхней плоскости откачного поста для обеспечения максимальной проводимости между рабочей камерой и насосом).

5. Взаимодействие с окружением

ТО проявляет свои свойства в процессе взаимодействия с окружением (примеры: цвет детали проявляется только при освещении её полихроматическим светом; быстрота действия вакуумного насоса проваляется при откачке рабочей камеры). Окружение способно влиять на свойства ТО (примеры: цвет детали зависит от условий освещения; разрешающая способность электронного микроскопа зависит от уровня внешних вибраций).

6. Наличие существенных отношений (связей) между элементами

Отношения между элементами ТО превосходят по силе (являются более существенными) отношения с элементами, не входящими в данную систему (примеры: связи между элементами велосипеда гораздо сильнее чем связи между покрышками и поверхностью, на которой они стоят; связи между элементами парты – столешницей и рамой – сильнее связи между партой и студентом). Это свойство выделяет систему из окружающей среды в виде целостного объекта.

7. Существование интегральных свойств

Интегральными называются свойства, присущие ТО в целом, но не свойственные ни одному из его элементов в отдельности (пример: свойством электродвигателя "коэффициент полезного действия" не обладает ни один из его элементов).

8. Множественность описаний

По причине сложности познание ТО требует множественности его описаний, что выражается во множестве моделей, которыми описывается система (пример: электродвигатель описывается с точек зрения функционирования, эксплуатации, ремонтопригодности, эргономичности, массогабаритных характеристик)

Воздействие. Входные и выходные воздействия

Воздействие (физическое воздействие) – форма движения физического или технического объекта (примеры: поступательное механическое движение, вращательное механическое движение, электрический ток, магнитный поток, электромагнитное излучение, поток жидкости, поток газа, звуковая волна, поток тепла, поток частиц, поток вещества).

Рисунок 1 – Пример абстрактная модель структуры системы:

e – элементы, R – отношения между элементами, W – входные и выходные воздействия

Входное воздействие – воздействие со стороны окружения, воспринимаемое ТО.

Выходное воздействие – воздействие со ТО, воспринимаемое окружением.

Граница системы

Граница ТС – это совокупность её элементов, которые взаимодействуют с окружением (примеры: входной и выходной валы редуктора, экран телевизора, педали велосипеда, динамик радиоприёмника, корпус электродвигателя, инструмент станка). Элементы, которые не вступают во взаимодействие с окружением, границу системы не составляют (примеры: зубчатое колесо редуктора, конденсорная линза просвечивающего электронного микроскопа, катод электроннолучевой пушки телевизора, рабочий на заводе, свеча зажигания электродвигателя). В некоторых случаях все элементы системы составляют её границу (пример: штык и черенок лопаты). Границы системы могут быть подвержены изменениям (пример: при замене инструмента в станке).

Каждая структура системы задает свои границы. Поэтому система отделена от окружения не четкой линией, а пограничным пространством, которое состоит из множества границ системы (пример: элементная структура монитора определяет в качестве границы его корпус, а потоковые – экран, динамик, входной разъём приёма сигнала).

Техническая функция ТО

Понятие "функция" в литературе, и не только технической, зачастую является синонимом понятия "назначение". В рамках дисциплины будем понимать функцию с математической точки зрения, а для ограничения общности будем называть ее "техническая".

Техническая функция (F) – способность ТО стабильно и воспроизводимо преобразовывать входные физические воздействия (W_вх) в необходимые выходные воздействия (W_вых), обеспечивая однозначное соответствие между ними.

В процессе распространения в ТО физические воздействия генерируются, поглощаются или подвергаются преобразованиям, что связано с реализацией технических функций. Существует два типа преобразований – качественные и количественные. В первом случае происходит преобразование одного физического воздействия в другое, например, переменного электрического тока в поток тепла. Во втором – преобразование значения характеристики воздействия без изменения его типа, например, снижение угловой скорости вращательного механического движения.

Декларативное и функциональное описание ТО

Декларативно (словесно) ТО описывается через:

• имя I (пример: автомобиль),

• назначение P (пример: перемещение людей, животных и грузов по поверхности земли),

• множество структур S (пример: иерархическая, элементная и др.),

• множество характеристик Z (пример: максимальная скорость, масса, расход топлива, класс кузова),

• множество отношений с окруженим O (пример: дорожное покрытие, атомосфера).

Функционально ТО описывается через техническую функцию F:

W_вх W_вых

F

Примеры:

F

F

ветер эклектический ток эклектический ток поток фотонов

F

F

эклектический ток поток тепла вращение n₁ вращение n₂

Классификация функций ТО

Системоопределяющие функции – функции, которые реализует ТО как целое (пример: преобразование велосипедом вращательного механического движения от ног человека в поступательное механическое движение велосипеда в целом).

Внутрисистемные функции (основные и вспомогательные) – функции, выполнение которых необходимо для реализации системоопределяющих функций.

Вспомогательные функции – функции, которые напрямую не определяют систему (пример: преобразование звонком велосипеда вращательного механического движения от пальца человека в звуковую волну).

Назначение ТО

Каждый ТО имеет свое назначение или, говоря иначе, служит для удовлетворения какой-либо потребности человека или техники.

Назначение – краткое общепринятое описание действия на естественном (русском) языке, которое производит ТО над объектом или воздействием.

Назначение описывается тремя компонентами:

,

где Р – назначение, D – множество производимых действий, О – множество операндов (объектов и воздействий, на которые направлены действия D), Н – множество условий и ограничений, при которых выполняются действия.

Действие – процесс, направленный на объект или воздействие и вызывающий в них необходимые качественные и количественные изменения свойств. Виды действий описываются отглагольными существительными, (примеры: нагрев, нанесение, шлифование, сборка, перемещение, подъём).

Следует различать действие и воздействие (см. выше). Между этими двумя понятиями существует принципиальная разница.

Пример:

Назначение двухступенчатого зубчатого редуктора – преобразование вращательного механического движения посредством повышения его крутящего момента и снижения его угловой скорости, где D = "преобразование", О = "вращательное механическое движение", Н₁ = "повышение крутящего момента", Н₂ = "снижение угловой скорости".

Иногда в технической литературе используется термин "потребительская функция", имеющий аналогичный смысл. Поскольку функция рассматривается, как правило, в техническом аспекте, рекомендуется употреблять термин "назначение".

7