Модель і функціонування технічної системи

 

Як елемент системи перетворень технічна система взаємопов’язана із всіма іншими елементами системи перетворень, а саме:

- з операндами (призначення ТS реалізується за допомогою впливів, тобто здійснюється перетворення Od¹ →Od²);

- з людинами – операторами (наприклад, робочі та допоміжні дії);

- з наступною технічною системою у системі перетворень;

- з реальним оточенням.

Крім таких звязків є ще й небажані та не завжди визначені побічні впливи оточення (завади). Усі зовнішні дії технічної системи можуть бути названі активними; кожному впливу на технічну систему відповідає дія TS (за принципом “вплив - реакція”.

Функціональна структура визначається як упорядкована сукупність функцій та відношень між ними. Функціональна структура будується стосовно робочого стану системи.

Технічна функція – це здатність системи, при визначених умовах, перетворювати вхідну величину у потрібну вихідну величину, забезпечуючи чітку відповідність вихідної величини від незалежної вхідної.

Функціональні структури можна побудувати двома шляхами. У першому випадку виходять з уяви технічної системи у вигляді “чорної скриньки”, тобто функцій та їх відношення визначаються як засоби реалізації впливів у технічному процесі. При цьому задаються входи і спосіб дії, після чого здійснюється побудування функціональної структури на тому чи іншому рівні абстрагування і повноти.

У другому випадку по органоструктурі або конструктивній схемі будують функціональну структуру з різноманітними функціями і під функціями або, вважаючи деякі функції несуттєвими з точки зору перетворень, отримують структуру аналогічну “чорній скриньці”. При цьому в функціональній структурі вже зафіксована низка конструктивних ознак.

Органоструктура – це абстрактна модель технічної системи, яка містить технічні засоби (виконавчі органи) та відношення, що реалізують дії визначеного класу. Органоструктура розробляється і зображується стосовно робочого стану системи, вона містить по крайній мірі 2 структури – структуру ланцюгів дій і структуру зв’язків.

Виконавчим органом називається підсистема, що реалізує визначену внутрішню функцію технічної системи. Такий орган іноді називають носієм функції або функціональною одиницею.

Основним типом відношень виконавчих органів є зв’язки: вихід одного органу одночасно є входом наступного у ланцюзі дій.

Органоструктуру, за аналогією з функціональною структурою, можна побудувати з конструктивної або функціональної структури TS.

Конструктивна схема являє собою описання технічної системи конструктивними елементами; вона повинна містить у собі упорядковану сукупність конструктивних елементів та їх відношень. Така схема розробляється для робочого стану, а також для станів “розбирання”, та “збирання” (деталіровочні та компоновочні креслення).

Конструктивна схема системи будується з конструктивних елементів. Такий елемент може мати будь-яку ступінь складності. Для підприємства це може бути виробнича лінія, а для механізму – проста гайка.

В машинобудуванні конструктивна схема розробляється в 3 етапи: ескіз → конструкторські креслення → деталіровочні та складальні креслення.

Зараз не існує єдиної класифікації технічних систем. Між тим технічні системи можуть бути класифіковані по таким ознакам:

- по функції (робочій дії);

- по принципу здійснення робочої дії;

- по характеру функціонування;

- по рівню складності.

- по способу виготовлення;

- по ступені стандартизації і походження;

- по ступені оригінальності конструкції;

- по типу виробництва;

- по ступеню абстрактності;

- по місцю у технічному процесі;

- по назві фірми виробника;

- по ступені цінності.

 

Властивості та оцінювання технічних систем на основі

Методів системного підходу

 

Технічні системи характеризуються низкою ознак. Першою ознакою можна вважати різноманітність елементів системи, які не мають аналогів у інших галузях.

Хоча різні технічні системи функціонують по різному, ціллю функціонування завжди залишається здійснення перетворення; у нормальних умовах воно детерміновано і ним можна керувати. У випадку пошкодження системи її функціонування порушується.

Усі численні та різноманітні властивості технічних систем можна класифікувати за різними категоріями.

Класифікація властивостей за способом їх установлення. Це зовнішні до них відносяться властивості, які визначають відносини системи з оточенням.

Внутрішні властивості визначають відношення між елементами системи та властивості цих елементів.

Класифікація властивостей за причинними зв’язками. Такими властивостями є вхідні впливи (причина) та функції (наслідки).

Класифікація за функціональною залежністю. До таких відносяться такі, що змінюються залежно, тобто знаходяться у функціональній залежності, та такі, які здійснюють тільки вплив на інші, незалежні змінні.

Класифікація властивостей за можливістю їх кількісного визначення.

Класифікація властивостей за їх значущістю.

Класифікація властивостей за їх фізичною суттю.

Найбільш суттєвого у наведеній вище класифікації властивостей, - розкриття відношень між ними. Класифікація властивостей за фізичною суттю.

Класифікація властивостей за необхідністю у конструкторській роботі.

Функція F (робоча функція системи) і дії W (допоміжна підготовча функція, функція управління і керування, функція узгодження). Основна (робоча) і допоміжна дії, що необхідна для виконання перетворень, здійснюються шляхом взаємодії людини і технічної системи. Технічна система TS у теперішній час виконує більшу частину таких дій. Людина залишає за собою лише деякі дії по керуванню TS. Технічна система, таким чином, повинна виконувати необхідні функції, тобто бути спроможною до заданий дій. Функція F(робоча функція системи) є важливою властивістю будь-якої TS, бо якщо усі інші функції є, а робоча функція не виконується, то така система є некорисною. Істотно, що для здійснення робочої дії необхідні допоміжні. У відповідності з цим, функції можна розподілити на робочі основні) підготовчі, керування та узгодження. Як правило, допоміжна функція великої системи здійснюється через підсистему, для якої така функція є основною.

Функціонально обумовлені властивості Bd (продуктивність, швидкість, розміри, маса), тобто які умови характерні для такої системи. Необхідно задавати параметри системи, які визначають призначення TS і конкретизують (“звужують”)рамки множини засобів до кількох засобів, які виконують задані умови.

Виробничі функції Ве. Надійність, безпека, строк служби, витрати енергії, матеріалів, займана площа, ремонтопридатність, можливість регулювання і т.д.

Ергономічні властивості Erg. Задачі дослідження відношень в системі людина-машина включають вивчення впливу часу і руху у виробничому процесі на людину, що сприймаються органами чуттів, обробку даних і прийняття рішень, робочі, ефективні і граничні навантаження, порушення нормальної орієнтації, адекватність реакції, адаптацію і т.д.

Естетичні властивості Аи. Рекомендації з цього приводу зібрані у правилах технічної естетики, вони призвані надати системі естетичні властивості.

Маніпуляційні властивості Di, тобто наскільки придатна система для цілей транспортування, зберігання і пакування.

Характеристики постачання і планування LP визначає коли система може бути поставлена, у якій кількості виготовляється, тобто визначає серійність виробництва.

Характеристики відповідності правовим нормам GN. Визначає відповідність системи правовим юридичним нормам і положенням.

Технологічні властивості Fe. Технологічні властивості дають уяву про те яким чином може бути сконструйований виріб, про кількість операцій при його виробленні, трудоміскість, технологічну підготовку, спеціальні пристосування, точність, процеси регулювання, монтажу та багато інше.

Конструктивні властивості Ко. До конструктивних властивостей відноситься:

1. Спеціальні конструктивні властивості, які пов’язані із здійснюваними перетвореннями.

2. Загальні конструктивні властивості, які характерні для більшості технічних систем різних класів.

3. Елементарні конструктивні властивості є засобами, які знаходяться у розпорядженні конструктора, за допомогою яких він реалізує усі інші властивості. Це структура, форма, розміри, матеріал, обробка поверхні, допуски, спосіб виготовлення.

Економічні властивості We. Вони являють собою, з одного боку, витрати, з іншого – дохід.

Якість виготовлення Не. Якість виготовлення є лише результатом ефективного виробництва, що являє собою самостійну задачу.

Розглянемо вибір критеріїв і оцінювання технічних систем.

В принципі можливі три схеми оцінювання, вони характеризуються питаннями, які приведені у таблиці. Оцінювання здійснюється двома способами: а) інтуїтивно; б) об’єктивно, тобто на основі значущих критеріїв.

 

Таблиця 2.1

 

Схеми оцінювання

 

Схема	Об’єкт, що оцінюється	Тип оцінного питання
І	Реалізована технічна система	Яка технічна система?
ІІ	Постановка задачі (перелік вимог) і варіант рішення або взірець	Відповідає система (модель) даній постановці задачі?
ІІІ	Постановка задачі і різні можливі рішення, які технічно відповідають постановці задачі	Яке рішення краще (оптимальне)?

 

В процесі оцінювання виконується такі операції: а) вибір узагальненого показника; б) вибір критеріїв оцінювання (властивостей); в) визначення критеріальних оцінок; г) перетворення оцінок в узагальнений показник.

Визначимо деякі поняття.

1. Для об’єктивного оцінювання повинні бути вибраними значущі критерії. При цьому виходять з того, що TS має цінність, яку можна встановити. Цінність системи визначається тим, які потреби вона задовольняє і в якій мірі. Розрізняють такі види цінності:

- технічна цінність,яка визначається як сукупність (вектор) якостей технічних властивостей даної TS. Тут маються на увазі головним чином властивості функціонування, обслуговування та виробництва. Сюди також відносяться також технологічні та конструктивні властивості;

- економічна цінність – сума (вектор) якостей економічних властивостей;

- споживча цінність охоплює зовнішні властивості виробу, що задовольняють потреби людей;

- сукупна цінність являє собою найбільш узагальнений показник, що враховує цінність усіх класів даного виробу.

2. Важливим етапом оцінювання є вибір критеріїв, тобто значущих властивостей системи.

3. Хоча більшість властивостей (критеріїв) можуть бути оцінки кількісно, але все ж важко об’єднати їх в узагальнений покажчик, бо різні властивості виражаються у різних одиницях.

4. Математична обробка оцінок і отримання узагальненої оцінки.

Таким чином, для того, щоб технічну систему можна було застосувати, вона повинна виконувати робочу функцію і мати інші властивості з визначеним рівнем їх втілення. Деякі з таких властивостей забезпечують виконання робочої функції, а інші характеризують виріб з інших боків.

Важливішими категоріями властивостей є зовнішні (споживчі) і внутрішні (конструктивні) властивості.

Узагальнена оцінка сукупної цінності технічної системи визначається сумою оцінок частина цінностей (властивостей). Для оцінювання властивостей системи необхідно витрати найбільш об’єктивну оцінку вимірювання. Витратні значущі властивості називаються критеріями, вибір яких є важливішим етапом оцінювання.