2. Основные инвариантные понятия теории

ПРОЕКТИРОВАНИЯ НОВОЙ ТЕХНИКИ

В основе любой сформировавшейся учебной дисциплины лежит от­ носительно небольшой набор четко определенных понятий. Эти понятия, как правило, связаны между собой и с понятиями фундаментальных наук. Правильно выбранные и правильно определенные понятия способствуют лучшему восприятию и усвоению материалов по конкретной дисциплине. К таковым можно отнести, например, понятия массы и ускорения, элек­ трического заряда и напряженности поля, атома и электрона в физике и т.д. Введение ошибочных понятий, напротив, затормаживает развитие науки и прикладной дисциплины или способствует возникновению лож­ ных построений, которые затем отбрасываются.

Внастоящей главе дается определение исходных понятий в рамках обобщенных методов проектирования объектов машиностроения.

Вглаве 7 эта тема будет развита. Система таких понятий позволит рассуждать на одном языке о разных объектах техники и достаточно четко сопоставлять их свойства. При формировании основных понятий руково­ дствуются следующими принципами:

♦каждое понятие должно иметь отношение ко всем известным (или почти ко всем) техническим объектам и методам проектирования; в этом и заключается инвариантность понятия;

♦понятия должны описывать основные свойства объектов, с которы­ ми приходится иметь дело при их проектировании, конструировании и изучении;

♦понятия должны описывать по возможности измеримые свойства объектов, имеющие количественную характеристику;

♦вводимые понятия должны в наибольшей мере использовать и учитывать сложившуюся в технических науках терминологию;

♦число основных понятий должно быть минимальным.

2.1. Основные понятия и определения по объекту

проектирования

Внемногочисленной учебной литературе, посвященной рассмотре­ нию тех или иных аспектов проектирования объектов новой техники, практически невозможно найти употребления термина «оборудование».

Вподобных изданиях, выпущенных в разных странах при участии специалистов из разных областей техники, при описании материального объекта проектирования использовались разнообразные понятия, такие как: «машина», «изделие», «технический объект», «техническая систе­ ма», «техническое средство», «техническое устройство», «обслужи­ вающая система», «объект новой техники» и др.

Вконтексте изложенного различными авторами материала перечис­ ленные понятия, как правило, выступают почти синонимами термина

«оборудование».

Приведем соответствующие определения этих терминов.

Техническим объектом (ТО) называют созданное человеком или ав­ томатом реально существующее (существовавшее) устройство, предна­ значенное для удовлетворения определенной потребности.

В свою очередь, устройство - это техническое сооружение, меха­ низм, машина, прибор.

Техническое устройство - это материально осуществленный ком­ плекс, функции которого основаны на совместно действующих физиче­ ских явлениях; многие из этих функций связаны друг с другом причинно, так что, по крайней мере, одна из них представляет собой (в данном уст­ ройстве) причину и одна - задуманное действие.

Понятие «техническое устройство» имеет очень широкий смысл. Под ним подразумеваются самые разнообразные предметы от простых при­ способлений, небольших узлов до сложнейших и огромнейших машин, приборов, аппаратов, автомобилей, подъемников и транспортных средств всех видов, сооружений и, наконец, целых промышленных установок.

К техническим объектам относят отдельные машины, оборудование, аппараты, приборы, ручные орудия труда, одежду, здания, сооружения и т.п. устройства, выполняющие определенную функцию (операцию) по преобразованию объектов живой и неживой природы, энергии или ин­

формационных сигналов. К ТО также относят любой из элементов (агре­ гат, блок, узел, деталь), из которых состоят машины, аппараты, приборы и т.д., а также любой из комплексов взаимосвязанных машин, аппаратов, приборов. Это может быть технологическая линия, цех, завод и т.п.

Попутно напомним несколько исходных понятий, входящих в опре­ деление ТО, которые нужно было усвоить еще при изучении дисциплины «Технологические процессы в машиностроении».

Механизм - это система тел, предназначенная для преобразования движения одного или нескольких тел в требуемые движения других твердых тел.

Машина - это сочетание механизмов или устройств, осуществляю­ щих определенные целесообразные движения для преобразования энер­ гии, материалов или информации либо для производства полезной работы.

Различают машины: энергетические, преобразующие любой вид энергии в механическую и наоборот; рабочие, в т.ч. технологические, пре­ образующие форму, свойства, положение материала (обрабатываемого предмета), и транспортные, преобразующие положение материала (пере­ мещаемого предмета); информационные (шифровальные машины, ариф­ мометры, механические интеграторы и др.).

Как видно из определения, «технический объект» представляет со­ бой весьма широкое понятие. Так, например, к ТО можно отнести самолет и кофемолку, мачту ЛЭП и лопату, ЭВМ и туфли, завод и выпускаемые им болты и гайки.

Действительно, по приведенному определению понятия «ТО» и «обо­ рудование» по смыслу близки друг другу, но не аутентичны. Так, нельзя, исходя из сделанного в первой главе определения «оборудование», отнести завод, болты и гайки и т.п. к оборудованию. Поэтому в дальнейших главах, когда текст заимствуется из работ А.И. Половинкина [1,2, 37-40] и других авторов, под более емким термином «ТО» будет подразумеваться именно оборудование.

Аналогичные рассуждения относятся и к понятию «техническая сис­ тема». Термин «техническая система» (ТС) в литературе встречается наи­ более часто, но у авторов, использующих этот термин, нет единства в его трактовке. Одни считают, например Я. Дитрих [19], что ТС - это абст­ рактное отражение комплекса взаимосвязанных технических средств, ко-

торые обеспечивают преобразование массы, энергии, информации. Другие авторы, как, например, А.Ф. Каменев [20], полагают, что техническая сис­ тема - это объективное единство машин, осуществляющих весь техноло­ гический цикл производства данного продукта, с возможностью их усо­ вершенствования и самостоятельного функционирования.

Анализ разных формулировок (которых существует более десятка) показывает, что понятие «ТС» более емкое, чем понятия «технический объект» и «оборудование».

«Техническая система», как й «ТО», не всегда может служить сино­ нимом понятия «оборудование». Например, к сложной технической систе­ ме относится такой вид общественного транспорта, как трамвай. В эту ТС кроме подвижного состава (трамваев) входят пути, токопроводящая под­ веска, опоры подвески, депо, ремонтная и обслуживающая база, система управления движением, водительский состав и т.д. С другой стороны, тех­ ническая система включает в себя по определению любое оборудование.

С учетом изложенного термин «ТС» в зависимости от контекста бу­ дет означать либо действительно техническую систему в самом широком понимании, либо более конкретно - оборудование.

Под «объектами новой техники» принято подразумевать машины, механизмы и оборудование, создаваемые впервые или взамен сущест­ вующих с новым принципом действия, превосходящие старые по своим технико-экономическим показателям.

Попутно можно заметить, что существует, по меньшей мере, четыре свойства, которыми должен обладать объект, называемый системой:

♦целостность и членимость;

♦наличие межэлементных связей;

♦внутренняя организация;

♦интегративные качества.

Последнее свойство указывает на наличие свойств и особенностей, характеризующих систему в целом, а не отдельные его элементы. Их со­ вокупность определяет функцию состояния всей системы Ф(/). Под воз­ действием внешней среды в таком объекте происходят процессы преобра­ зования, например, массы, энергии, информации.