Тема 1.2 Структура технической системы

Элементы системы и отношения между ними

Внутреннее устройство системы, в т.ч. и технической (ТС), представляет собой единство состава и структуры системы. Природа системы во многом зависит от ее состава, изменение которого приводит к изменению свойств системы (примеры: изменение состава сплава путём добавки в него нового компонента позволяет получить сплав с заданными свойствами; добавляя в суп различные ингредиенты, изменяют его вкус; комплектующие системного блока персонального компьютера определяют его возможности).

Состав системы – совокупность элементов, из которых состоит система. Поскольку система обладает иерархической структурой, состав системы на различных уровнях рассмотрения отличается.

Элемент системы – это структурная единица системы при данном способе расчленения (примеры: вал, корпус, двигатель, катод, электронная линза). Может быть как делимой (примеры: электронная пушка, пневмоцилиндр, двигатель, колесо), так и неделимой (примеры: катод, шток, вал, гайка). Элементы существенно влияют на свойства системы, в значительной степени определяют ее природу.

Элементы в системе связаны друг с другом различного рода взаимоотношениями. Отношение выступает в виде качества, которое присуще материи и заключается в том, что все предметы, явления объективной действительности находятся в бесконечно многообразной зависимости и в многообразных отношениях.

Отношение (связь) – взаимное ограничение элементов, обуславливающее зависимости между ними, обмен веществом, энергией, информацией (примеры: иерархическое соподчинение, физическое сопряжение, физическое воздействие, родственные связи, профессиональные отношения). Отношения играют исключительно важную роль в системе. Чем большим числом отношений характеризуется система, тем она сложнее, тем больше возможностей для ее высокой организации. На них ложится значительная смысловая нагрузка в понимании природы систем. Без них принципиально невозможна система.

Класификация отношений (формальный подход)

Классификация по направленности

• Ненаправленное отношение (примеры: физическое сопряжение подшипника и корпуса, отношения включения в иерархической структуре ТС).

• Направленное отношение (примеры: распространение постоянного электрического тока по цепи, поток газа из одного сосуда в другой).

- Одностороннее отношение (пример: передача механического вращательного движения от шестерни к зубчатому колесу).

- Двустороннее отношение (примеры: распространение лазерного луча от источника к объекту и обратно в измерительных приборах, дружба двух людей, производственные отношения между коллегами).

а) Равноправные отношения (пример: дружба двух людей).

б) Неравноправные отношения (пример: распространение лазерного луча от источника к объекту и обратно в измерительных приборах, отношения начальника и подчинённого).

а) б) в) г)

Рис. 1 – Примеры обозначения абстрактных ненаправленных и напраленных отношений: а) ненаправленное, б) направленное одностороннее, в) направленное двустороннее равноправное, г) направленное двустороннее неравноправное

Классификация по непрерывности

• Непрерывное отношение (примеры: физическое сопряжение подшипника и корпуса, шестерни и зубчатого колеса).

• Прерывистое (дискретное) отношение (пример: физическое сопряжение ключа и контактов при замыкании цепи, распространение электронного пучка от катода к подложке в установке электроннолучевой литографии).

а) б)

Рис. 2 – Примеры обозначения абстрактных непрерывных (а)

и дискретных отношений (б)

Классификация по локализации существования

• Внутреннее отношение – отношение между элементами системы (примеры: передача механического вращательного движения от шестерни к зубчатому колесу, поток электронов от катода к исследуемому образцу в электронном микроскопе).

• Внешнее отношение – отношение между элементом системы и окружением.

- Входное отношение (примеры: передача механического вращательного движения от электродвигателя к входному валу редуктора, электрический ток на входе в электроприбор).

- Выходное отношение (примеры: свет на выходе осветительного прибора, звук на выходе динамика).