2.4.Обобщенные структуры различных технических объектов
Закономерность функционального строения обрабатывающих (технологических ) машин.
ТО или соответствующие человеко-машинные системы, предназначенные для обработки материального предмета труда, состоят из четырех подсистем (элементов) S1, S2, S3, S4 (рис. 13), реализующих соответственно четыре фундаментальных функции:
Ф1 — технологическая функция — обеспечивает превращение исходного материала (сырья) А0 в конечный продукт Ак;
Ф2 — энергетическая функция — превращает вещество или извне полученную энергию W0 в конечный вид энергии Wк, необходимый для реализации функции Ф1;
Ф3—функция управления — осуществляет управляющие воздействия U1, U2 на подсистемы S1, S2 в соответствии с заданной программой Q и полученной информацией U10 , U20 о количестве и качестве выработанных конечного продукта Aк и конечной энергии Wк;
Ф4 — функция планирования — собирает (получает) информацию Q° о произведенном конечном продукте Ак и определяет потребные программой Q качественные и количественные характеристики конечного продукта.
Эта закономерность имеет явную связь с законом стадийного развития техники.
Рис. 13. Обобщенная функциональная Рис. 14. Обобщенная функциональная структура
структура обрабатывающих машин: источников энергии и информационных
приборов и систем:
поток вещества; поток энергии; - - поток управляющих сигналов и воздействий.
Закономерность функционального строения преобразователей энергии и информации
(источники энергии, информационные приборы и системы)
ТО или соответствующие человеко-машинные системы, предназначенные для получения и обработки энергии (информации), состоят из четырех подсистем (элементов) S1, S2, S3, S4 (рис. 14), реализующих соответственно четыре функции:
Ф1 — функция получения первичной энергии (информации) — превращает вещество или извне полученную энергию (сигналы, информацию) We в исходный (первичный) вид энергии (информации) Wy, удобный для дальнейшей обработки и преобразования;
Ф2 — функция преобразования — превращает исходный вид энергии (информации) W0 в конечный вид Wк, необходимый для использования;
Ф3 — функция управления — осуществляет управляющие воздействия U1, U2 на подсистемы S1, S2 в соответствии с заданной программой Q и получаемой информацией U20 о количестве и качестве полученного вида энергии (информации) Wк;
Ф4 — функция планирования — собирает (получает) информацию Q° о полученной конечной энергии (информации) Wк и определяет потребные Q качественные и количественные характеристики конечной энергии (информации) Wк.
В некоторых источниках энергии подсистемы S1, S2 могут совмещаться. Если источник энергии является подсистемой в обрабатывающей машине, то функцию планирования в нем, а также частично или полностью функцию управления выполняют соответствующие подсистемы обрабатывающей машины.
Если информационный прибор (система) является подсистемой в обрабатывающей машине или источнике энергии, то функцию планирования в нем, а также частично или полностью функцию управления обычно выполняют подсистемы планирования и управления обрабатывающей машины или источника энергии.
Закономерность функционального строения сооружений.
Рассмотрим обобщенную функциональную структуру сооружений, к которым относятся жилые дома, театры, промышленные здания, мосты, путепроводы, туннели, плотины, набережные шлюзы, телебашни, водонапорные башни, опоры ЛЭП, трубопроводы, железные дороги, автодороги и т. д.
Внешние силы
S1(Ф1)
G
S2(Ф2)
S3(Ф3)
Грунт основание
Рис.15. Обобщенная функциональная структура сооружений
Технические объекты, предназначенные для ограждения каких-либо функционально обусловленных объектов G от метеорологических воздействий и (или) поддержания их в определенном положении, состоят из трех подсистем S1, S2, S3 (рис.15), реализующих соответственно три функции:
Ф1 — функция ограждения — обеспечивает защиту функционально обусловленных объектов G от метеорологических воздействий (ветра, осадков, резкой смены температуры, влажности, солнечной радиации и т. п.);
Ф2 — функция передачи усилий — обеспечивает восприятие нагрузок от функционально обусловленных объектов G, находящихся внутри сооружения (или поддерживаемых в определенном положении), действия внешних сил (ветра, осадков, давления воды, сейсмических ускорений и т. д.), силы тяжести подсистем S1, S2 и передачу всех этих усилий на подсистему S3;
Ф3 — функция восприятия усилий — обеспечивает передачу всех усилий от сооружения на грунт основания и устойчивое положение сооружения. Функционально обусловленными объектами G могут быть люди, ТО, животные, растения или вещества, для которых возводится сооружение, а также вспомогательное функционально необходимое оборудование, обеспечивающее нормальную эксплуатацию сооружения.
В сооружение не входят системы отопления и охлаждения, которые относятся к источникам энергии, система вентиляции и очистки воздуха, которая относится к обрабатывающим машинам, и т. д. Так же, как и в других классах ТО, в некоторых сооружениях может отсутствовать какая-либо из подсистем S1, S2, S3 или одна подсистема может выполнять две функции из трех Ф1, Ф2, Ф3.
Следует отметить, что между представленными на рис. 13 - 15 обобщенными функциональными структурами (ФС) широких классов ТО и ФС конкретных отдельных ТО могут быть построены промежуточные ФС, обладающие по сравнению с указанными обобщенными ФС меньшей общностью и большей конкретностью и детальностью. Например, для обрабатывающих машин могут быть построены обобщенно-конкретизированные ФС металлорежущего оборудования или транспортных средств; для транспортных средств — ФС сухопутных или водных транспортных средств и т. д. Обобщенно-конкретизированные ФС, построенные на основе обобщенных ФС (рис. 13 - 15) и ФС конкретных ТО, представляют большой интерес при использовании методов морфологического анализа и синтеза конструкторско-технологических решений.