2.3. Понятие технической системы

При исследовании процессов развития в технике используется системный подход, который заключается в рассмотрении любого технического объекта как системы взаимосвязанных элементов, образующих единое целое.

Линия развития представляет собой совокупность нескольких узловых точек - технических систем, резко отли-чающихся друг от друга (если их сравнивать только между собой); между узловыми точками лежит множество промежуточных технических решений - технических систем с небольшими изменениями по сравнению с предшествующим шагом развития. Системы как бы "перетекают" одна в другую, медленно эволюционируя, отодвигаясь все дальше от исходной системы, преображаясь иногда до неузнаваемости.

Мелкие изменения накапливаются и становятся причиной крупных качественных преобразований.

Чтобы познать эти закономерности, необходимо понимать, что такое техническая система, из каких элементов она состоит, как возникают и функционируют связи между частями системы и т.д.

Несмотря на огромное разнообразие, технические систе-мы обладают рядом общих свойств, признаков и структурных особенностей, что позволяет считать их единой группой объектов. Техническая система имеет 4 фундаментальных признака, к которым относятся функциональность, целостность, организация и системное качество.

1. Функциональность: системы созданы для каких-то целей, то есть выполняют полезные функции.

Функция - это способность ТС проявлять свое свойство (качество, полезность) при определенных условиях и преобра-зовывать предмет труда (изделие) в требуемую форму или величину.

Для определения функции необходимо ответить на вопрос:

- что делает эта ТС? (для существующих ТС), или

- что должна делать ТС? (для синтезируемых ТС).

Носителем функции является рабочий орган (РО) техни-ческой системы.

РО - единственная функционально полезная человеку часть технической системы. Все остальные части являются вспомогательными.

2. Целостность (структура): системы состоят из частей, элементов, то есть имеют структуру.

Структура - это совокупность элементов и связей между ними, которые определяются физическим принципом осущест-вления требуемой полезной функции.

Структура остается неизменной в процессе функциони-рования технической системы, то есть при изменении состоя-ния, поведения, совершении любых действий.

Выделим несколько наиболее характерных для техни-ческих систем структур.

Корпускулярная. Состоит из одинаковых элементов, слабосвязанных между собой; исчезновение части элементов почти не отражается на функции системы. Примеры: эскадра кораблей, песчаный фильтр.

Кирпичная. Состоит из одинаковых жестко связанных между собой элементов. Примеры: стена, арка, мост.

Цепная. Состоит из однотипных шарнирно-связанных элементов. Пример: поезд.

Сетевая. Состоит из разнотипных элементов, связанных между собой непосредственно, или транзитом через другие, или через центральный (узловой) элемент (звездная структура). Примеры: телефонная сеть, телевидение, система теплоснабжения.

Многосвязная. Включает множество перекрестных связей в сетевой модели.

Иерархическая. Состоит из разнородных элементов, каждый из которых является составным элементом системы более высокого ранга и имеет связи по "горизонтали" (с элементами одного уровня) и по "вертикали" (с элементами разных уровней). Примеры: станок, автомобиль, завод.

Главное в структуре технической системы это: элементы, связи, неизменность во времени.

Элемент - относительно целая часть системы, обладающая некоторыми свойствами, не исчезающими при отделении от системы.

Элемент и система - относительные понятия. Любая система может стать элементом системы более высокого ранга, также как и любой элемент можно представить как систему элементов более низкого ранга.

Например, болтовое соединение (болт + гайка) - элемент двигателя, который в свою очередь является структурной единицей или элементом в системе автомобиля и т. д. Болт

состоит из зон, таких как головка, цилиндр, резьба, фаска и таким образом, сам является системой элементов более низкого ранга. Материал болта (сталь) - также является системой, состоящей из элементов железа, углерода, легирующих добавок, которые в свою очередь состоят из молекулярных образований - зерен и кристаллов, еще ниже - атомы, элементарные частицы.

3. Организация - возникает одновременно со струк-турой.

Элементы системы соединены определенным образом, организованы в пространстве и времени, имеют связи друг с другом. Главное условие возникновения организации заклю-чается в том, чтобы связи между элементами системы и/или их свойствами превышали по мощности (силе) связи с несистемными элементами.

Связи в системе могут быть:

• функционально необходимые - для выполнения полезной функции;

• вспомогательные – увеличивающие надежность,

• вредные, лишние, избыточные.