Принципи функціонального підходу, морфологічного та поелементного аналізу систем.

Функціональний підхід при вивченні технічних систем для досліджуваних об’єктів, що існують реально або створені уявно полягає в тому, що при створенні тієї чи іншої системи спочатку формують комплекс функцій, які вона повинна виконувати, а потім шукають альтерна­тивні можливості реалізації цих функцій, оцінюючи їх можливу вартість, і після цього вибирають найбільш економічну.

Близький до функціонального підходу поелементний аналіз, який передбачає розподіл елементів конструкції на основні і додаткові. Поелементний аналіз виходить з того, що до основних елементів конструкції ставляться з більшою увагою, а функції додаткових елементів вибирають випадково, без економічних розрахунків. В результаті цього завжди є можливість вибрати найбільш економічний варіант додаткових елементів.

М

Рис.1. Ієрархічна структура будови технічної системи

етод поелементного аналізу технічної системи (об’єкту) передбачає, що кожна деталь d_i (наприклад, книжковий блок) визначається сукупністю характеристик xd_i, яка включає властивості: X₁ – друкарського паперу; X₂ - розмір (формат) блоку; X₃ - товщину; X₄ - спосіб комплектування; X₅ - міцність скріплення і т.д. Кожну таку характеристику об’єкту в залежності від його функціонального призначення можна віднести до основної або додаткової групи. Характеристики основної групи повинні відповідати експлуатаційним вимогам, а характеристики додаткової групи призначені для технічної естетики виробу. Крім цього, кожний елемент d_i розглядається як відокремлена самостійна частина технічної системи, і в той же час, як основна частина технічної системи, тобто у взаємозв’язку з іншими елементами і частинами об’єкту (рис.1).

Т аким чином, функціональний підхід і поелементний аналіз є вагомим механізмом підвищення ідеальності системи, досконального вивчення її життєздатності.

Одним із методів реалізації системного підходу є морфологічний аналіз систем, який особливо ефективний при розв’язку конструкторських і технологічних задач загального характеру: проектування нового технологічного обладнання, пошук нових варіантів технологічних процесів, прогнозування розвитку технічних систем і технологій.

Основний принцип морфологічного методу полягає в систематизованому аналізі всіх можливих варіантів, які витікають із закономірностей будови, тобто морфології існуючої системи. В будь-якому технічному об’єкті технічної системи, технологічному процесі виділяється декілька характерних для нього структурних функціональних морфологічних ознак. Кожна така ознака може характеризувати певний конструктивний режим роботи, тобто параметри або характе­ристики досліджувального об’єкту, від яких залежить досягнення основної мети об’єктами.

Наприклад, розглядаючи прес для тиснення на палітурках книжкових блоків, можна в ролі морфологічних ознак виділяти наступні: П1 – верхня плита; П2 – нижня плита; П3 – привід пресу; П4 – терморегулятор; П5 – система управління роботою пресу.

З

Рис.2. Схема технічної системи як сукупність морфологічних ознак

а кожною морфологічною ознакою визначають різні конкретні варіанти реалізації технічного розв’язку. Так, в позолотному пресі плита може бути з нагрівачем або без нього; бути рухомою або нерухомою; мати різну форму; привід може бути електричний, комбінований; система управління може забезпечувати регулювання технологічних параметрів обладнання (температуру верхньої та нижньої плити преса, величину механічного тиску в процесі формування на палітурках і т.д.).

Н а рис.2 показана ілюстрація методу морфологічного аналізу. Ознаки S_n – з варіантами конкретних реалізацій (j=1, n; i=1; n-кількість визначених ознак, m_j – кількість конкретних проявів озгнаки S), зручно розглядати в формі так званої морфологічної таблиці – матриці, яка дозворляє краще показати пошукове поле (рис.3).

Морфологічний аналіз створює основу для визначених методів дослідження, дозволяє добитися систематизованого огляду всіх можливих варіантів розв’язку задачі, включаючи гене­рацію нової інформації, яка стосується тих комбінацій, які можуть бути випущені з кола дослідження.

Алгоритм методу морфологічного аналізу технічних систем включає наступні етапи:

1. Формування проблеми;

2. Створення списку всіх морфологічних ознак об’єкту, його параметрів, режимів роботи;

3. Розкриття можливих варіантів за кожною морфологічною ознакою;

4. Складання морфологічної матриці;

5. Визначення практичної цінності.

Таким чином, метод морфологічного аналізу дає змогу активізувати здатність інженера проана­лізувати велику кількість виробничих ситуацій. В результаті глибокого морфологічного аналізу, можна прийти до принципово нових напрямків удосконаленя конкретного технологічного процесу, обладнання, тощо.

Ступені організації технічних систем.

Згідно методики REFA технічні системи служать виконанню виробничих завдань, в яких взаємодіють люди і засоби виробництва, включаючи вплив навколишнього середовища.

Д ля опису виробничих систем використовують сім системних понять: 1)виробниче завдання; 2)виробничий процес; 3)вхід; 4)вихід; 5)людина; 6)засоби виробництва; 7)дія навколиш­нього середовища.

На рис. 4 подаємо одну із взаємодій елементів системи.

Сім системних понять визначаються наступним чином:

1. виробниче завдання характеризує метод виробничої системи;

2. виробничий процес являє собою просторову і часову послідовність взаємодії людини і засобів виробництва;

3. під входом розуміють предмет праці, інформацію і енергію, які підлягають змінам і використовуються для розв’язку виробничих завдань;

4. вихід включає в себе продукти праці та інформацію, які змінювались або були використані для розв’язку виробничих завдань;

5. людина і засоби виробництва складають виробничу потужність системи, які відповідно до завдання перетворюють вхід на вихід;

6. дії навколишнього середовища поділяються на фізичні, організаційні і соціальні, які впливають на виробничу систему, або в деяких випадках попереджуються нею.

Для раціонального функціонування виробничих процесів стандартна програма REFA пропонує шість ступенів організації систем, які характеризуються такими ознаками:

1. метод шести ступенів може використовуватися як для розробки нових і удосконалення існуючих виробничих процесів, так і для поліпшення неефективних виробничих систем;

2. метод придатний для будь-яких моментів раціоналізації: поліпшення форм праці (організації руху), робочих режимів (технологічна раціоналізація і автоматизація), умов праці (економіка, виробнича і соціальна організація), дія навколишнього середовища, а також для раціоналізації будь-яких елементів системи: окремих робочих місць, виробничих і керівних ділянок, підприємства в цілому;

3. суть “методу шести ступенів” проявляється не стільки в використанні окремих прийомів, скільки в пробудженні організаційної фантазії і оживленні колективної праці. Метод показує, що не в усіх випадках потрібно виходити з аналізу дійсного стану, проблема вирішується не стандартно, а виходячи з конкретних умов (конкретного стану). Потрібно прагнути до знаходження не одного, а декількох альтернативних розв’язків задачі, щоб вибрати найкращі. Схему стандартної програми REFA, “метод шести ступенів” приводимо