Тема 2. Системный подход в
ТВОРЧЕСКО - КОНСТРУКТОРСКОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ
1. Технические системы.
2. Закономерности развития технических систем.
3. Принципы системного подхода
4. О постановке задач в техническом творчестве
При разработке и совершенствовании разных технологий, технических средств, новых товаров деятельность человека направлена на предмет труда то есть на так называемый технический объект. Техническим является созданный человеком реально существующий объект , предназначенный для удовлетворения определённой потребности.
Технические объекты выполняют определённые операции (функции) по преобразованию объектов живой и неживой природы (веществ), энергий и/или информационных сигналов. Любой технический объект можно разложить на элементы или включить как элемент в состав другого технического объекта .
Объекты техники принято разделять на три типа: устройства (конструкции), способы (технологии) и вещества.
Устройство – это объект техники, характеризуемый конструктивными свойствами. К конструктивным свойствам относятся наличие определенных узлов, деталей, элементов, их форма, материал, взаимное расположение, взаимосвязь, соотношение размеров, взаимодействие при работе. Устройствами являются машины (автомобиль, металлорежущий станок, промышленный робот), их узлы (двигатель, коробка скоростей, узел захвата) и детали (коленчатый вал, шпиндель), механизмы (вариатор скоростей), приборы (вольтметр), инструменты (режущие, вспомогательные, мерительные).
Способ – это объект техники, характеризуемый действиями, их последовательностью, условиями выполнения, режимом, применяемыми вспомогательными средствами. К способам относятся технологические процессы (обработка давлением, сварка, обработка резанием, термообработка, шлифование), методы измерения (сил, температур), испытания, контроля. Например, способ (метод или программу) преобразования вещества, энергии и/или информации из заданного начального состояния в заданное конечное состояние с помощью технических средств называют технологией
Вещество – это объект техники, характеризуемый составом. К веществам относятся механические смеси (шлифовальная паста, смазывающе-охлаждающая жидкость, абразивная смесь), вещества, полученные физико-химическим превращением (сплавы металлов, минералокерамика, металлокерамические твёрдые сплавы), химические вещества (бензин, электрокорунд).
В рассматриваемом курсе мы с вами будем знакомиться с техническим творчеством применительно к конструированию устройств, то есть конструкторских разработок будущих дипломных проектов. Для создания конструкции необходимо рассмотреть общепринятые понятия и рекомендации системного подхода , которые позволят выполнить анализ имеющегося объекта, постановку задачи по его улучшению и синтез решения то есть, фактически, создание конструкторской разработки.
( Анализ – это мысленное разделение системы на составные части с целью лучшего понимания конструкции, функционирования, а синтез – это объединение составных в единое целое на базе принятых технических решений.)
Итак, несмотря на огромное разнообразие технических объектов, всем им свойственные общие черты. Прежде всего любой технический объект можно рассматривать как
совокупность отдельных элементов, из которых он состоит (элементы например, имеют разную форму, разные физико-химические свойства, параметры). Кроме того, все элементы технических объектов связаны между собой определенным образом. Эти общие характеристики позволяют определить любой технический объект как систему.
Любая техническая система (ТС) предназначена для удовлетворения какой-то потребности человека. Она выполняет определенную функцию, имеет определенную структуру и состоит из взаимосвязанных, организованных в пространстве и времени элементов. В результате функционирования системы возникает системный эффект, не являющийся простой суперпозицией элементов, входящих в структуру, то есть свойства и качества ТС в целом не являются простой суммой свойств и качеств элементов, составляющих систему. Например, системным эффектом (качеством), определяющим назначение самолета является способность летать, однако этим качеством не обладают его элементы - фюзеляж, двигатель и т. п.
Процесс объединения элементов в ТС подобен процессу сложения поэтом стихотворения (из разных по значению слов); процессу написания художником картины (из разных красок и мазков); процессу сочинения композитором музыкального произведения (из разных звуков и тонов)
Разрабатываемый объект будет жизнеспособен, если он выполнен системным. Жизнеспособность системы тесно связана с понятием системность.
Под системностью понимается работоспособная система, с определенной структурой, отвечающей ее предназначению. Эта структура должна обеспечивать главную цель системы, и выполнять все основные и вспомогательные функции.
Состав системы включает: собственно систему, ее подсистемы, надсистему и окружающую или внешнюю среду. Работоспособность зависит не только от структуры системы, но и учета всех взаимосвязей и взаимовлияний системы на надсистему, окружающую среду, системы на подсистемы и обратного влияния. Отсутствие учета таких влияний может не только отрицательно сказаться на работоспособности системы, но и влиять на внешнюю среду.
Итак, ТС должна обладать четырьмя фундаментальными признаками: функциональностью, структурой, составляющей ее целостность и обеспечивающей функциональность, организацией структуры и качеством или системным эффектом (рис.1.).
Системой будем называть совокупность взаимосвязанных элементов, что владеют разными свойствами, параметрами и пространственной структурою и соединенных для достижения единственной цели или выполнения определенной функции(или функций).
Конвейер, моечная установка, металлообрабатывающий станок, пресс, технологическая линия, и так далее — все это системы (в данном случае) промышленности. Более кратко можно дать определение, что система — это совокупность элементов, связанных технологически, конструктивно или функционально.
Рассмотрение комплекса понятий, представленных на рис.1 следует начинать с функциональности, ибо только функциональное назначение ТС определяет ее структуру, организацию и системное качество.