Понятия «технология» и «техника» не тождественны: техника является только одним из средств реализации технологии.
Техническая система включает в себя совокупность взаимосвязанных элементов, образующих нечто целое, предназначенное для выполнения одной или нескольких функций, и необходимых или непосредственно человеку, или другим техническим устройствам.
Техсистема является материальной системой, которую можно изучать, совершенствовать, видоизменяя составные элементы. Важнейшими составными элементами техсистемы являются: рабочий орган (исполнительный механизм), источник энергии (привод), трансмиссия (передаточный механизм) и орган управления.
Создание новой технической системы проходит следующие этапы: потребность человека (общества) — возникновение идеи — поиск соответствующих знаний — определение принципа действия системы — выбор рабочего органа — подбор остальных элементов системы.
Система будет работоспособной, если работоспособными все четыре органа. Повышение работоспособности происходит за счет совершенствования всех органов. Это совершенствование неравномерно - то один, то другой элемент в развитии вырывается вперед и вынуждает совершенствоваться и остальные. Но наступает период, когда из резервов всех элементов выжато все возможное и дальше улучшать нечего - система исчерпала свои возможности. Она или умирает, или останавливается в своем развитии, или ее рабочий орган входит в новую систему.
В настоящее время сформулированы следующие законы строения и развития техники.
Законы строения:
1. Закон соответствия между функцией и структурой. Суть его в том, что в правильно спроектированной технической системе каждый элемент - от сложных узлов до простых деталей имеет определенную функцию по обеспечению работы системы. У правильно спроектированных систем нет лишних деталей.
2. Закон корреляции параметров однородного ряда технических систем. К однородному ряду относятся такие технические системы, которые имеют одинаковые функцию, структуру, условия работы и отличаются только значениями главного параметра (например, размера).
3. Закон симметрии технических систем. Техническая система, испытывающая воздействие среды в виде потоков вещества, энергии или информации, должна иметь определенный вид симметрии.
4. Закон гомологических рядов. Закон гомологических рядов (homologos — соответственный, подобный) в наследственной изменчивости был сформулирован Н.И. Вавиловым, установившим параллелизм в изменчивости родственных групп растений. В основе данного явления лежит гомология генов (их одинаковое строение и сходство) у родственных видов. При генетическом анализе искусственных объектов их можно сравнить с объектами живой природы. Закон гомологических рядов позволяет прогнозировать появление новых технических решений.
Законы развития:
1. Закон прогрессивной эволюции техники. Его суть в том, что в техническом объекте каждый переход от поколения к поколению вызван устранением главного дефекта (дефектов), связанным с улучшением какого-либо критерия (показателя) развития при наличии определенных технико-экономических условий.
Если рассматривать все переходы от поколения к поколению, т.е. историю конструктивной эволюции определенного класса техники, то можно наблюдать закономерности исчерпания возможностей конструкторско-технологических решений на трех уровнях. На первом улучшаются отдельные параметры технического решения. Когда изменение параметров уже не дает эффекта, осуществляются изменения на втором уровне — путем перехода к более эффективному техническому решению, но без изменения физического принципа действия. Циклы на первом и втором уровнях совершаются до тех пор, пока не исчерпываются возможные новые технические решения. После происходит революционное изменение на третьем уровне — переход на новый, более прогрессивный принцип действия и т.д.
2. Закон стадийного развития технических систем. Любая техническая система в своем развитии проходит четыре основные стадии:
1) система реализует только функцию обработки предмета труда (технологическая функция);
2) система реализует функцию обеспечения процесса энергией (энергетическая функция);
3) система помимо указанных реализует функцию управления процессом;
4) система помимо всех предыдущих реализует функцию планирования, исключая человека из технологического процесса.
Примером является перемещение по воде: корабль с веслами (1); корабль с парусом (2); пароход (3); корабль с компьютерной навигацией (4).
3. Закон расширения множества потребностей-функций. При наличии нужного потенциала и социально-экономической целесообразности новая потребность удовлетворяется с помощью впервые созданных технических систем; при этом возникает новая функция, которая существует до тех пор, пока ее реализация будет обеспечивать улучшение жизни. Число таких потребностей-функций за промежуток времени t (P(t))возрастает по закону
, (5.1)
где Р0 — число потребностей-функций до момента t =0; a — эмпирический коэффициент; t - время, лет.
4. Закон возрастания разнообразия технических систем. Разнообразие технических систем в мире, стране или отрасли, а также класса систем, имеющих одинаковую функцию, в связи с необходимостью удовлетворения человеческих потребностей, обеспечения высоких темпов производительности труда и улучшения других критериев развития техники со временем возрастает. Число новых систем за промежуток времени t (N(t))увеличивается по закону
, (5.2)
где k - эмпирический коэффициент; t - время, лет; N0 - число технических систем для t = 0.
5. Закон возрастания сложности технических объектов. Сложность технических объектов с одинаковой функцией в силу стадийного развития техники и прогрессивной конструктивной эволюции техсистем от поколения к поколению монотонно и ускоренно возрастает.
Постулат теории решения изобретательских задач: технические системы развиваются по объективно существующим законам: законы познаваемы, их можно выявить и использовать для сознательного развития технических систем, которое происходит в общем для всех систем направлении: повышения уровня их идеальности.
