6.4.Конструктивна схема технічної системи.

Розробка конструктивної схеми технічної системи являє собою початкову стадію конкретного конструювання, і тому конструктивна схема повинна відбивати усі властивості, встановлені в якості вимог до цієї системи, і умови, необхідні для її реалізації.

Конструктивна схема являє собою опис технічної системи конструктивними елементами; вона повинна містити упорядковану сукупність конструктивних елементів і їхніх відношень.

Конструктивна схема системи будується і з конструктивних елементів. Конструктивний елемент може мати будь-який ступінь складності в залежності від рівня складності системи, ступеня абстрактності її уявлення і походження конструктивного елемента ( що виготовляється або що закуповується). Для значного виробничого комплексу це може бути спорудження або складна виробнича лінія, а для механізму - простий стрижень. Відносність поняття “конструктивний елемент” ще більш зростає, якщо до уваги приймається такий аспект, як організація виробництва. Це добре очевидно зі специфікації до мал.6.1.; так, специфікація коробки передач передбачає чотири рівні структури об'єкта.

Для стану “складання”, що відповідає стадії “конструювання” (або “виготовлення”), у конструктивній схемі технічної системи існує три типи відношень:

- просторове відношення (визначається розташуванням елементів технічної системи в просторі);

- механічні відношення (зв'язку) окремих елементів (характеризується ступенями свободи, див. мал.5.3.);

- енергетичні відношення, що задаються, зокрема, силовою взаємодією між деталями (наприклад, завдання сили обертання гвинта).

З конструктивних елементів і їхніх просторових відношень автоматично випливають деякі енергетичні й інші види зв'язків (наприклад, по ущільненню, електроізоляції, теплоізоляції).

На основі сформульованих вище точок зору можуть бути встановлені такі принципи класифікації конструктивних елементів:

Складність. Конструктивними елементами різноманітного ступеня складності є деталь, вузол (декілька рівнів), машина, апарат, підприємство (декілька рівнів).

Ступінь абстрактності. Широкий діапазон ступенів абстрактності, від абстрактного позначення конструктивного елемента, що охоплює клас або групу елементів, до повного опису конструктивних елементів через конструктивні властивості.

Призначення. Широкий вибір призначень, характерних для різноманітних галузей техніки. Визначення машинних елементів у машинобудуванні близько до прийнятого тут визначення конструктивних елементів.

Положення. У залежності від положення конструктивного елемента щодо межі технічної системи розрізняють: а) крайової або граничний конструктивний елемент і б) внутрішній конструктивний елемент. Далі, потрібно виділити зовнішні граничні елементи, що лежать на зовнішній межі технічної системи; вони визначають місце дії і безпосередньо здійснюють дію. Крім них, розрізняють внутрішні граничні елементи, розташовані на стиках між внутрішніми підсистемами.

Конструктивна схема визначається не тільки типом впливу, засобом дії і властивостями операнда, що вона повинна реалізувати, але також і принципом її побудови. Типовим є, наприклад, модульний принцип побудови, що зарекомендував себе не тільки при проектуванні, але також при виготовленні і використанні технічних систем. Часто комбінують різноманітні принципи, що дозволяє сполучити їхні позитивні якості і виключати недоліки.

Оскільки уявлення конструктивної схеми в більшості випадків є свого роду інструкцією зі створення технічної системи, тут на відміну від абстрактних структур уже давно розроблені норми і правила, що забезпечують однаковість. У ще більшому ступені регламентуються ескізні і конструкторські креслення. У своїй більшості їхні зображення близькі до стандартів для деталірованих креслень, що забезпечує простоту й однаковість показу зв'язків між ними.

Конструктивна схема може розроблятися на основі або функціональної структури, або органоструктури. Внаслідок складності задачі конструювання, перехід від загальних вимог до конструкторських властивостей варто здійснювати методом послідовних наближень. У машинобудуванні, наприклад, конструктивна схема проробляється в трьох етапах: ескіз - конструкторські креслення - деталіровані і складальні креслення. Конструкція, розроблена на основі конструктивної схеми, повинна задовольняти всім поставленим вимогам і утілювати усі властивості, що виявляються поступово в процесі конструювання.

Технічна система може бути визначена цілком тільки на стадії конкретного конструювання шляхом завдання всіх конструктивних ознак і властивостей. Таким чином, ясно, що при проектуванні потрібно враховувати складність технічної системи, оскільки конструктивні ознаки і властивості можуть бути визначені лише в тому випадку, коли розробка системи (простої або складної) доведена до рівня конструктивних елементів.

Описана картина дає лише загальну орієнтацію в процесі проектування, тому що кількісна міра для таких понять, як абстрактность і повнота, точно не встановлена і встановити її важко. Перетворення однієї структури в іншу здійснюється шляхом установлення деяких (або абстрагування від деяких) конструктивних ознак або властивостей. Тому що кожну таку ознаку можна втілити по-різному, у результаті кожного кроку при переході від абстрактної до конкретної структури будуть виникати декілька варіантів. Таким чином, відношення між аналізованими структурами є гомоморфним.

Саме перетворення структур технічних систем і складають утримання більшості інженерних задач, так що теорія технічних систем набуває особливого значення в методології проектування і конструювання, дозволяючи розробити оптимальний алгоритм процесу.

Таблиця 6.3.

Конструктивні ознаки технічних систем.

Структура	Характеристика	Приклади ознак
Технічний процес	Ознаки, що обгрунтовують і пояснюють вид впливу TS (як цілого), допоміжні дії й умови	Технологічна ознака Технологія Послідовність часткових перетворень Ступінь участі TS у ТР Кількість TS у ТР Дії Місця дії Умови
Функціональна структура	Ознаки, що обгрунтовують і характеризують внутрішні функціональні ланцюжки, у яких необхідними входами досягаеться дія	Входи, основні і побічні Ланцюжки дій Засоби дії Виконувані функції Ступінь механізації Ступінь автоматизації Агрегація функцій Поділ функцій
Органострук тура	Ознаки, що обгрунтовують і характеризують внутрішні ланцюжки дії (внутрішні задачі), призначені для виконання функціональних ланцюжків	Принцип дії Виконувані функції і виконавчі органи Агрегація виконавчих органів Поділ виконавчих органів  Попереднє упорядкування в просторі місць зв'язку з іншими TS
Конструктивна схема	Ознаки, що обгрунтовують і характеризують втілення TS і усіх властивостей при заданих умовах	Вид схеми Виконувані функції Тривкість, жорсткість, пругкість, знос, твердість Температурна стабільність  Групи конструктивних елементів