функціональна структура

Опис технічних систем

Критерії розвитку технічних об'єктів

Поняття технічних об'єктів, технічних систем і технологій

Творча винахідницька діяльність людини найчастіше проявляється при розробці нових, більш досконалих за конструкцією і найбільш ефективних у експлуатації технічних об'єктів (ТО) і технологій їх виготовлення [12].

В офіційній патентній літературі терміни «технічний об'єкт» і «технологія» отримали, відповідно, найменування «пристрій» і «спосіб».

Слово «об'єкт» позначає те, з чим взаємодіє людина (суб'єкт) в своїй пізнавальній або предметно-практичної діяльності (комп'ютер, кавомолка, пила, автомобіль и.др.).

Слово «технічний» означає, що мова йде не про будь-яких умовних або абстрактних об'єктах, а саме «технічних об'єктах».

Технічні об'єкти застосовуються для: 1) впливу на предмети праці (метал, деревина, нафта і т.д.) при створенні матеріальних цінностей; 2) отримання, передачі та перетворення енергії; 3) дослідження законів розвитку природи і суспільства; 4) збору, зберігання, обробки і передачі інформації; 5) управління технологічними процесами; 6) створення матеріалів з наперед заданими властивостями; 7) пересування і зв'язку; 8) побутового та культурного обслуговування; 9) забезпечення обороноздатності країни і т.д.

Технічний об'єкт - широке поняття. Це космічний корабель і праска, комп'ютер і черевиків, телевізійна вежа і садові лопата. Існують елементарні ТО. складаються всього з одного матеріального (конструктивного) елемента. Наприклад, лита чавунна гантель, столова ложка, металева шайба.

Поряд з поняттям «технічний об'єкт» широко використовується термін «технічна система».

Технічна система (ТС) - це певна сукупність впорядковано пов'язаних між собою елементів, призначених для задоволення певних потреб, для виконання певних корисних функцій.

Будь-яка технічна система складається їх ряду конструктивних елементів (ланок, блоків, вузлів, агрегатів), які називаються підсистемами, число яких може дорівнювати N. У той же час у більшості технічних систем існують і надсистеми - технічні об'єкти більш високого конструктивного рівня, в які вони включені як функціональні елементи. У надсістему можуть входити від двох до М технічних систем (рис. 2.1.).

Технічні об'єкти (системи) виконують певні функції (операції) з перетворення речовини (об'єктів живої і неживої природи), енергії або інформаційних сигналів. Під технологією розуміється спосіб, метод або програма перетворення речовини, енергії або інформаційних сигналів із заданого початкового стану в заданий кінцевий стан за допомогою відповідних технічних систем.

Будь-ТО знаходиться в певному взаємодії з навколишнім середовищем. Взаємодія ТО з навколишнього живої та неживої середовищем може відбуватися по різних каналах зв'язку, які доцільно розділити на дві групи (рис. 2.2.).

Перша група включає потоки речовини, енергії та інформаційних сигналів, які передаються від навколишнього середовища до ТО, друга група - потоки, що передаються від ТО в навколишнє середовище.

Ат - функціонально обумовлені (або керуючі) вхідні впливу, вхідні потоки в реалізовані фізичні операції;

Ав - вимушені (або ті, хто підбурює) вхідні впливу: температура, вологість, пил і т.д .;

Ст - функціонально обумовлені (або регульовані, контрольовані) вихідні впливу, вихідні потоки реалізованих в об'єкті фізичний операцій;

Св - вимушені (ті, хто підбурює) вихідні впливу у вигляді електромагнітних полів, забруднення води, атмосфери і т.д.

Критерії розвитку ТО є найважливішими критеріями (показниками) якості і тому використовуються при оцінці якості ТО.

Особливо велика роль критеріїв розвитку при розробці нових виробів, коли конструктори і винахідники в своїх шуканнях прагнуть перевершити рівень кращих світових досягнень, або коли підприємства хочуть придбати готові вироби такого рівня. Для вирішення таких завдань критерії розвитку грають роль компаса, що вказує напрямок прогресивного розвитку виробів і технологій.

Будь-ТО має не один, а кілька критеріїв розвитку, тому при розробці ТО кожного нового покоління прагнуть максимально поліпшити одні критерії і при цьому не погіршити інші.

Всю сукупність критеріїв розвитку ТО зазвичай поділяють на чотири класи (рис. 3.3.):

· Функціональні, що характеризують показники реалізації функції об'єкта;

· Технологічні. що відображають можливість і складність виготовлення ТО;

· Економічні. що визначають економічну доцільність реалізації функції за допомогою розглянутого ТО;

· Антропологічні. пов'язані з оцінкою впливу на людину негативних і позитивних факторів з боку створеного ним ТО.

Одиничний критерій не може повністю характеризувати ні ефективність розроблюваного ТО, ні ефективність процесу його створення. Виходячи з цього, приступаючи до створення нового ТО, розробники формують набір критеріїв (показників якості) і до технічного об'єкту і до процесу його створення. Процедуру відбору критеріїв і визнання ступеня важливості називають стратегією вибору.

Разом з тим, набір критеріїв регламентується ГОСТом. Показники якості розділені на 10 груп:

3. економічного використання матеріалів та енергії;

4. ергономічні та естетичні показники;

5. показники технологічності;

6. показники стандартизації;

7. показники уніфікації;

8. показники безпеки;

9. патентно-правові показники;

10. економічні показники.

Кожен технічний об'єкт (система) може бути представлений описами, що мають ієрархічну підпорядкованість.

Під потребою розуміється бажання людини отримати певний результат в процесі перетворення, транспортування або зберігання речовини, енергії, інформації. Описи потреб Р повинні містити в собі інформацію:

D - про дію, що призводить до задоволення, що цікавить потреби;

G - про об'єкт або предмет технологічної обробки, на яке спрямована дія D;

Н - про наявність умов або обмежень, при яких реалізується ця дія.

Переважна більшість ТО складаються з ряду елементів (деталей, вузлів, блоків, агрегатів) і можуть бути природним шляхом розділені на частини (підсистеми, елементи). Кожен з таких елементів, що розглядається як самостійний ТО, виконує цілком певні функції і конкретні фізичні операції Q.

Між елементами ТО існують два різновиди зв'язків і два види структурної організації технічних об'єктів і систем. Розрізняють: конструктивну функціональну структуру (КФС) і потокову функціональну структури (ПФС).

Конструктивну функціональну структуру (КФС) відображає функціональні взаємозв'язки між окремими елементами ТО і об'єктами навколишнього середовища. При її графічному побудові спочатку (зазвичай прямокутниками) зображують основні елементи ТО і об'єкти навколишнього середовища, а потім з'єднують їх між собою лініями (ребрами), які відповідають реалізованим цими елементами функцій.

Під потокової функціональною структурою (ПФС) розуміється сукупність взаємозв'язків між елементами технічного об'єкта і реалізованими ними фізичними операціями через потоки речовини, енергії, сигналів.

Словесний опис, так само як і графічне зображення, ПФС зазвичай проводиться в такій послідовності:

- спочатку описуються (або зображуються у вигляді прямокутників) елементи ТО;

- вказуються (вписуються всередину прямокутників) реалізовані цими елементами фізичні операції по перетворенню речовини, енергії, сигналів;

- описуються (зображуються у вигляді спрямованих ліній, ребер) потокові зв'язку між входами і виходами окремих елементів.

Поняття КФС і ПФС можуть бути використані тільки для конкретного (існуючого, модернізованого або вперше розробляється) ТО.

Фізичний принцип дії (ФПД) - це сукупність фізичних об'єктів, взаємопов'язаних потоками речовин, енергії, сигналів.

Опис ФПД дається (або супроводжується) у вигляді принципової схеми, в якій в спрощеній формі показані основні конструктивні елементи ТО, вказані напрямки потоків (речовини, енергії, інформації) і основні фізичні величини, що характеризують використовувані фізико-технічні ефекти.

Під фізико-технічними ефектами (ФТЕ) розуміються різні додатки фізичних законів, закономірностей або випливають з них наслідків, які можуть бути використані в технічних пристроях.

Опис ФТЕ в загальному вигляді складається з трьох компонентів: ФТЕ = (А, В, С),

де А і С вхідний і вихідний потік речовини, енергії, сигналів;

В - фізичний об'єкт, що забезпечує перетворення потоків А в С