Теорія технічних систем

Наприклад: параметричний опис металорізального верстату, як технічної сис-теми, це: основні технічні характеристики (технологічні, розмірні, кінематичні, силові, динамічні) та показники (продуктивність, точність, жорсткість, потужність, габа-рити тощо).

Морфологічний опис верстату включає: джерело енергії, двигуни, передавально-перетворюючі та виконавчі механізми, систему керування.

Функціонально-параметричний опис встановлює, наприклад, залежність точнос-ті обробки від жорсткості пружньої системи верстату і режимів різання. Прикладом функціонально-морфологічного опису служить рівняння балансу кінематичного ланцю-га.

 

 

Технічний рівень - це сукупність технічних властивостей - параметрів, які визна-чають сукупну цінність виробу.

З розвитком техніки підвищується технічний рівень машин, змінюються викону-вані ними функції та удосконалюється принцип їх конструювання. З точки зору мораль-ного зношування машина, як технічна система, має певні "цикли життя" у сферах пе-ревиробництва та експлуатації, що має вплив на її рентабільність (досягнутий прибу-ток).

З появою нової конкурентноздатної машини збут швидко зростає, досягає мак-симуму і по мірі насичення споживчого ринку починає скорочуватись. Аналогічно змі-нюється прибуток підприємства - виробника. Максимум збуту і прибутку, як правило, не співпадають за часом внаслідок інерції виробництва.

Таким чином, технічний рівень виробів і технічних систем з часом підвищується завдяки впровадженню винаходів.

У сфері експлуатації типовий "цикл життя" машини визначається різницею між прибутком, який створюється у споживача, і експлуатаційними витратами.

Опис розвитку технічних систем описуеться законами: "статики" (початок життя), "кінематики" (розвиток) і "динаміки" (головні тенденції розвитку в теперешній час).

Закони статики: 1) "повнота частин" - наявність і мінімальна працездатність ос-новних частин технічних систем; 2) "енергетична провідність" - наскрізний прохід енергії всіма частинами технічних систем; 3) походження "ритміки" частин - частоти коливань, періодичності роботи усіх частин.

Закони кінематики: 1) "підвищення ступеню ідеальності" - витрати на виготов-лення та функціонування технічних систем прямують до нуля, хоча працездатність її не зменшується; 2) "нерівномірність розвитку частин" (чим складніша технічних систем, тим нерівномірнішим є її розвиток); 3) "перехід в надсистему" - вичерпавши можли-вості розвитку, система включається в надсистему, як одна з частин.

Закони динаміки: 1) перехід з макрорівня на мікрорівень; 2) підвищення ступені вепольності - зростання кількості елементів і зв'язків між ними.

Головна рушійна сила розвитку технічних систем - усунення протиріччя між зрос-таючими потребами суспільства і можливостями теперешніх технічних систем. Діалек-тика розвитку технічних систем полягає в тому, що в новому об'єкті поєднуються нові та відомі технічні рішення. Так, на початку розвитку металорізальні верстати мали рухи від загального приводу - локомобіля за допомогою трансмісійних валів (складність керу-вання, низька продуктивність, висока небезпека). Потім з'явились верстати з індиві-дуальним приводом від електродвигуна через зубчасті передачі. Тенденція розвитку су-часних верстатів - постачання кожного вузла власним приводом у вигляді, наприклад: крокового електродвигуна, високомоментного двигуна,тощо.

Подальший розвиток технічних систем вимагав подолання протиріч між високою продуктивністю процесу різання і великими витратами часу на виконання холостих рухів і допоміжних операцій. Приводи не забезпечували необхідну точність позицію-вання універсальних верстатів під час роботи в автоматичному режимі. При цьому в системах керування для досягнення високої точності використовувались дискретні сигнали, а у приводах аналогові сигнали не дозволяли одержати достатню точність. Ці протиріччя привели до появи нового класу високоточних приводів, які керуються від пристроїв ЧПК (числового програмного керування). Прикладом може бути привід, який включає кроковий електродвигун, гідравлічний підсилювач, гидродвигун та безлюфтову кулькову гвинтову пару.

 

 

При розгляді технічних систем треба визначити такі ключові характеристики, як 

призначення, спосіб дії та структуру.

Призначенням технічних систем - є виконання певного впливу в технічному про-цесі.

Причинний ланцюжок з перетворенням наслідку (виходів) у причини (входи) нас-тупних операцій характеризує спосіб дії (спосіб функціонування) технічних систем.

Структура технічних систем поділяється на структурні елементи і групи в залеж-ності від прийнятої точки зору (наприклад, складання або функціонування). Структурні елементи і групи знаходяться між собою в певних геометричних, механічних, енергетич-них та інших відношеннях. Таким чином всяка технічна система може бути розділена на підсистеми, що свідчить про її ієрархічність (ступінчастість).

З точки зору основної комбінаторної концепції технічних систем можна зобразити (графічно) у вигляді дерева блоків накладанням один на одного різних ознак розчле-нування - факторів, через котрі доводиться по різному ділити об'єкт (технічна система) на частини. Розчленування можуть бути функціональними, технологічними та іншими. Технічну систему можна зобразити графічно у вигляді дерева ознак побудови об'єкту або у вигляді списку ієрархії специфікації.

Для систематизації тієї чи іншої предметної області зручно застосовувати карто-теки (файли), в будь-яке місце котрих можна легко вставити нову картку, знайти пот-рібну, виключити її, тощо. Цю властивість використовують в процесі проектування технічних систем при обробці великих масивів з побудовою комбінаторного файлу-списку лексикографічних упорядкованих записів.

Таким чином, комбінаторний файл - спискова структура, в котрій враховані її альтернативи і комбінації ознак будови; він описує деяке сімейство об'єктів в цілому і жодного об'єкту окремо.

Сукупності, з котрими має справу конструктор, суттєво комбінаторні, тобто пере-хід супроводжується швидким зростанням кількості можливих варіантів. Якщо кожну з К деталей верстату виробляти одним з N матеріалів, то