Потреба, або функція то  Технічна функція (тф)  Функціональна структура (фс)

 Фізичний принцип дії (ФПД)  Технічне рішення (ТР)  Проект

Коротко розглянемо сутність ієрархію опису технічних об’єктів за концепцією О.І. Половінкіна.

Потреба, або функція технічного об’єкта P – це призначення ТО або мети його створення (існування). Нехай уведемо позначення: D – вказівки дії, які виконує даний ТО, що приводить до бажаного результату, тобто до задоволення (реалізації) потреби особи, фірми, підприємства, організації, установи тощо; G – вказівка на об’єкт, або предмет праці (обробки), на яке спрямовані дії D; H – зазначення особливих умов і обмежень, за яких виконуються дії D. Тоді формалізація потреби можна подати у вигляді триплета:

P =  D, G, H  . (5.2)

Поняття потреби завжди пов’язано з людиною (колективом людей, соціумом, суспільством) або автоматом (сукупністю автоматів), які поставили завдання реалізації потреби (і, можливо, які виконують проектування відповідного ТО та його виготовлення).

Призначення технічної системи – декларативна здатність системи реалізовувати на практиці функції, які забезпечують досягнення визначеної мети. Призначення системи може бути можливе чи плануюче. Призначення системи забезпечує можливість використання системи як засобу досягнення мети.

На відміну від конкретної потреби, поняття функції завжди пов’язано з ТО, яка реалізує цю потребу. Функції системи – дії системи, які виражаються у зміні можливих її станів і спричиняє досягнення визначених цілей (призначення системи). Іншими словами, функція – це роль, яку виконує система чи її певні компоненти (підсистеми) для досягнення поставлених перед системою цілей (призначень системи).

Мета функціонування технічної системи – кінцевий конкретний стан або результат, який намагаються досягти. Синонімами слова “функціонування” є працювати, здійснювати роботу, здійснювати функцію або функції, бути в дії, діяти, тощо.

Технічна функція (ТФ) – це поняття F, яке складається з двох частин: задоволена потреба P і фізична операція Q, а саме :

F =  P, Q (5.3)

У функціонально-вартісному аналізі функції поділяються на [7]:

1) головну функцію, що відповідає меті (призначенню) системи;

2) основні (базові) функції, які відображають орієнтацію системи;

3) допоміжні (сервісні) функції ;

4) непотрібні (некорисні) функції;

5) шкідливі функції.

Якщо x_i  X, – змінні, що визначають функцію детермінованої системи, які для кожного елемента дають залежність вихідних змінних від вхідних, то множина функцій Ф залежить від множини змінних X, тобто

Ф = f (X), (5.4)

де f – символ функції.

У 1975 р. німецький вчений Рудольф Коллер запропонував функціонально-фізичний метод – метод систематизованого пошуку принципово нових технічних рішень, який ґрунтується на "Теорії конструювання на основі перетворення потоків". Всі ТС за наявністю в них основних потоків енергії, речовини або інформації Р. Коллер ділить на три класи:

1. машини – характеризуються потоками і перетворенням енергії;

2. апарати – потоками і перетворенням речовин;

3. прилади – потоками і переробкою інформації (сигналів).

Всі зміни в ТС зв'язуються тільки зі змінами властивостей і станів цих потоків, які можна звести до кінцевого числа елементарних функцій і основних операцій (дій). Р. Коллер порахував, що набір основних операцій складається з 14 пар прямих і зворотних перетворень: 1) випромінювання – поглинання; 2) провідність – ізолювання; 3) збір – розсіювання; 4) проведення – непроведення; 5) перетворення – зворотне перетворення; 6) збільшення – зменшення; 7) зміна напрямку – зміна напрямку; 8) вирівнювання – коливання; 9) зв'язок – переривання; 10) з'єднання – роз'єднання; 11) об'єднання – поділ; 12) накопичення – видача; 13) відображення – зворотне відображення; 14) фіксування – розфіксування.

Процеси в технічній системі – це послідовні зміни станів системи або сукупність послідовних дій для досягнення визначених результатів.

Процесний підхід в організаційних системах розглядає управління, як безперервний ланцюг взаємопов’язаних управлінських функцій (процесів), кожен з яких складається з серії взаємопов’язаних дій. Зокрема, це процеси планування, організації, мотивації, контролю, комунікації, ухвалення рішень та інших дій, спрямованих на досягнення загальної мети організації.

Процесний підхід в технічних системах має справу з керуванням з боку керуючої (автоматичної) системи і з потоковими зв’язками – це елементи, які реалізують певні фізичні операції та утворюють потік речовини, енергії, сигналів, які проходять перетворення. Усі функції системи виконуються при наявності (за допомогою) потоків. Розрізняють такі види потоків: матеріальні, енергетичні, інформаційні, фінансові, людські та ін.

Позначимо буквою Q фізичну операцію. Тоді фізична операція (ФО) – фізичне перетворення заданого вхідного потоку П_вх. , або фактору, у вихідний потік П_вих.(фактор). Посередником цього перетворення є операція Р. Коллера, яка позначається буквою Е. Якщо вхідний потік П_вх. відповідає на запитання «що ?», вихідний потік П_вих. – «в що ?», то операція Р. Коллера відповідає на запитання «як ?». Опис фізичної операції формалізовано можна подати таким чином:

Q = (П_вх.  Е  П_вих.). (5.5)

У табл. 5.1.наведемо декілька прикладів опису фізичних операцій Р. Коллера.

Таблиця 5.1

Опис фізичних операцій за допомогою операції Р. Коллера

Найменування ТО	Вхідний потік Пвх	Операція Коллера Е	Вихідний потік Пвих
Електроплита	Електричний струм	Перетворення енергії	Тепло
Світильник	Електричний струм	Перетворення енергії	Світловий потік, тепло
Вантажний автомобіль	Паливо	Перетворення речовини	Рух, тепло
Електронний випрямляч	Змінний електричний струм	Коливання –вирівнювання	Постійний електричний струм
Електронний підсилювач	Змінний електричний сигнал	Збільшення – зменшення	Змінний електричний сигнал
Дзеркало	Світловий потік	Зміна напрямку – зміна напрямку	Світловий потік
Рефлектор	Потік електромагнітних хвиль	Збір – розсіювання	Потік електромагнітних хвиль
Вимикач	Електричний струм	Зв'язок – переривання	Відсутність електричного струму

Потоки в системі пов’язані зі структурою, яка виконує роль обмежень на потоки в просторі та в часі. О.І. Половінкін розрізняє функціональні структури (ФС) технічних об’єктів двох видів: конструктивна ФС і потокова ФС, які доповнюють одна іншу. Як відомо [8], функціональна структура відображає функціональні зв’язки між об’єктами (логічна структура), а потокова структура – потокові зв’язки (прагматична структура). Вважається, що функціональна структура ТО буває двох видів: конструктивна ФС і потокова ФС, які доповнюють одна одну.

Конструктивна ФС являє собою орієнтований граф, вершини якого є найменування елементів, а дуги – функції елементів. Як приклад, розглянемо конструктивну ФС електричної частини електроплитки (рис.5.1). Електромережа V₁ є джерелом напруги, яка за умови замкнутості електричного кола, викликає електричний струм І (функція Ф₁). Провід V₂ має функцію Ф₂ – проводити струм від електромережі до штепсельної розетки V₃, яка з’єднує і роз’єднує провід з електромережею (функція Ф₃). Від штепсельної розетки струм тече по провіднику V₄, який приєднаний до спіралі (функція з’єднання Ф₄). Спіраль V₅ нагріває ємність з рідиною V₆ до кипіння (функція Ф₅).

V