Понятие технических систем, законы строения и развития технических систем

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.