Что называется функцией технической системы кратко

Обновлено: 04.07.2024

Под функцией системы обычно понимают:

действие системы, ее реакция на среду;
множество состояний выходов системы;
при описательном или дескриптивном подходе к функции она выступает как свойство системы, которое развертывается в динамике;
как процесс достижения цели системой;
как согласованные между элементами действия в аспекте реализации системы как целого;
траекторию движения системы, которая может описываться математической зависимостью, формулой, связывающей зависимые и независимые переменные системы.

Типология функций системы представляет собой многоаспектное образование. На первый взгляд кажется, что функции так многообразны, что не поддаются какой-то классификации. На самом деле их не так много. Иллюзию бесконечного множества видов создает множество систем, которые придают функциям индивидуальную неповторимость.

Так, по степени воздействия на внешнюю среду и по характеру взаимодействия с другими системами функции бывают: пассивные, обслуживающие, противостояния, поглощения, преобразования, адаптивные; по составу — простые и сложные; по характеру проявления — явные и латентные; по содержанию — целевые, ролевые, деятельные; по характеру временной детерминации — временные, постоянные; по отношению к системе — внешние, внутренние; по характеру действия — непрерывные и дискретные; по последствиям для системы — позитивные, нейтральные и дисфункции; по траектории реализации — линейные и нелинейные; по количеству переменных — с одной переменной и с несколькими переменными (табл. 14).

Основание классификации	Функция
Основание классификации	Тип	Характеристика
Степень воздействия на внешнюю среду и характер взаимодействия с другими системами	Пассивные	Пассивное существование системы как материала для других систем
	Обслуживающие	Обслуживание системы более высокого порядка
	Противостояния	Противостояние другим системам
	Поглощения	Выживание, поглощение, экспансия других систем и среды
	Преобразования	Преобразование других систем и среды
	Адаптивные	Приспособление системы к окружающей среде
Состав функций	Простые	В них выделяются отдельные функциональные компоненты
Состав функций	Сложные	Содержат несколько простых компонентов
Характер проявления	Явные	Проявляются открыто
Характер проявления	Латентные (скрытые)	Проявляются с течением времени, расходятся с провозглашаемыми целями участников деятельности
Содержание функций	Целевые	В основе ее цели, стоящие перед системой
	Ролевые	Роли, выполняемые системой
	Деятельностные	Направления деятельности системы
Характер временной детерминации	Временные	Выполняются системой эпизодически
Характер временной детерминации	Постоянные	Выполняются системой постоянно
Положение в системе	Внешние	Ориентированы на реализацию целей системы, взаимодействие с внешней средой
Положение в системе	Внутренние	Регулируют процессы внутри системы
Характер действия	Непрерывные	Действуют непрерывно, постоянно
Характер действия	Дискретные	Действуют прерывисто, дискретно
Последствия для системы	Нейтральные	Не вызывают ни позитивных, ни негативных последствий для системы
	Конструктивные (позитивные)	Вызывают положительные последствия для системы
	Дисфункции	Вызывают отрицательное содействие системе
Тип траектории	Линейные	Представляет собой линейную зависимость переменных
Тип траектории	Нелинейные	Представляют собой различные виды нелинейных зависимостей переменных
Количество переменных	Одной переменной	Свойственна одна переменная
Количество переменных	Нескольких переменных	Свойственны несколько переменных

Таблица 14 — Типология функций системы

Следует подчеркнуть, что каждая система родственна со всеми системами с точки зрения функций и одновременно индивидуально неповторима. Данная таблица может быть применена при построении функциональных описаний систем.

Особое внимание обратим на внутренние и внешние функции системы. Вопрос о взаимодействии и взаимообусловленности этих функций представляется одним из ключевых положений теории систем. Он объясняет практически все основные проблемы не только функционирования, но и развития систем. Наличие этих функций обусловлено тем, что для любой системы характерна внешняя и внутренняя среда, поэтому свойственны внутренние и внешние функции.

Внешние и внутренние функции

Внешние функции — это активные, направленные воздействия системы на окружающую среду для достижения поставленных целей. Внешние функции обеспечивают внешние результаты системы. Они представляют собой устойчивые реакции системы на среду и устойчивые связи системы со средой. Поэтому для них характерны:

устойчивость и стабильность, когда система постоянно проявляет себя;
направленность, т.е. функция обязательно на что-то направлена, предметна;
взаимодействие со средой, поскольку функция не сводится только к воздействию на среду;
активность и целенаправленность, ибо функционирование — проявление активности системы в достижении цели.

Внешние функции могут быть нескольких видов.

Преобразовательные функции свойственны для созидательных систем, которые преобразуют окружающую среду, приводят ее в соответствие со своей сущностью. Это характерно в целом ряде случаев для деятельности человека, который упорядочивает природный хаос, хотя одновременно увеличивает энтропийность некоторых природных систем.
Пассивные функции — пассивное существование системы как материала для других систем. Такое существование системы — кратковременный период времени, который чаще всего связан с кризисами системы. Его нельзя считать нефункциональным. Система все равно функциональна, поскольку отдает себя хаосу, окружающим системам.
Потребительские функции свойственны для систем, которые получают из окружающей среды вещество, энергию, информацию. Открытая система не может существовать без потребления вещества, энергии и информации из окружающей среды, что обеспечивает ее существование и развитие.
Функции поглощения — выживание поглощение, экспансия других систем и среды. Эти функции характеризуют систему как очень активное образование, которое не просто находится в состоянии спонтанного взаимодействия со средой, а активно поглощает из окружения системы и их элементы.
Адаптивные функции характерны для широкого спектра адаптивных систем, обладающих способностью приспосабливаться. Они обеспечивают согласование системы с ее окружением, взаимное изменение поведения.
Обслуживающие функции — обслуживание системы более высокого порядка. Это тот случай, когда система занимает определенное место в иерархии, что и предопределяет ее обслуживающую роль верхних уровней иерархии и получение услуг со стороны нижних уровней.

Функция системы — это ее свойство в динамике, приводящее к достижению цели, т.е. в процессе функционирования система меняет состояния. При этом она переходит из одного состояния в другое или сохраняет какое-либо состояние. Состояния изображаются в виде точек пространства состояний. Отсюда функционирование системы представляется в виде некоторой траектории в пространстве состояний.

Поскольку достижение цели или целевого состояния может быть обеспечено посредством движения по некоторым траекториям, возникает вопрос о предпочтительной или оптимальной траектории.

Оптимальным называется функционирование системы, при котором она удовлетворяет: во-первых, ограничениям, накладываемым внешней средой; во-вторых, критериям качества самой траектории.

Внутренние функции системы определяются тем, что выполнение системой внешней работы неизбежно приводит к мобилизации системы. В ней происходят различные корреляции целей, вещества, энергии, информации. Налаживание обмена с окружающей средой требует постоянного регулирования элементов, взаимосвязей между ними и т.п.

Поэтому под внутренней функцией следует понимать важнейшее условие внешнего функционирования, при котором проявление целого обеспечивается проявлением и существованием его частей, т. е. это способ взаимодействия частей внутри целого. Разновидности внутренних функций:

распорядительная, т.е. закрепление за элементами и подсистемами определенных действий;
координации и согласования, благодаря которым происходят совместные действия элементов;
субординации или соподчинения, предполагающие распределение между элементами координационных или субординационных отношений;
контролирующая, т.е. осуществляющая проверку соответствия действия определенной норме;
целеполагающая, т. е. определяющая цели функционирования и развития системы.

Обратим внимание на то, что реализация внутренних функций обеспечивается природой системы. Если это живой организм, то происходит его биологическая внутренняя саморегуляция. Если производственная организация, то в ней работают цели, мотивы, ценности, установки людей. Важнейшая роль внутренних функций заключается в том, что они обеспечивают необходимую для внешнего функционирования внутреннюю динамику системы.

Содержание работы

Введение 2
1. Общее определение ТС 3
2. Функциональность 5
3. Структура 8
4. Организация 19
5. Системный эффект (качество) 24

Файлы: 1 файл

Функции и основные части технической системы.doc

Московский государственный открытый университет

Чебоксарский политехнический институт (филиал)

Курсовая работа по дисциплине

Тема: Функции и основные части технической системы.

Выполнил студент 4 курса

Факультета информатики и радиоэлектроники

Очной формы обучения

Садырга Роман Александрович

Учебный шифр шифр 608103

Проверила Денисова О.М.

Чебоксары 2012 г.

Введение

Смысл системного подхода при исследовании процессов развития в технике заключается в рассмотрении любого технического объекта как системы взаимосвязанных элементов, образующих единое целое. Линия развития представляет собой совокупность нескольких узловых точек - технических систем, резко отличающихся друг от друга (если их сравнивать только между собой); между узловыми точками лежит множество промежуточных технических решений - технических систем с небольшими изменениями по сравнению с предшествующим шагом развития. Системы как бы "перетекают" одна в другую, медленно эволюционируя, отодвигаясь все дальше от исходной системы, преображаясь иногда до неузнаваемости. Мелкие изменения накапливаются и становятся причиной крупных качественных преобразований. Чтобы познать эти закономерности, необходимо определить, что такое техническая система, из каких элементов она состоит, как возникают и функционируют связи между частями, каковы последствия от действия внешних и внутренних факторов, и т.д. Несмотря на огромное разнообразие, технические системы обладают рядом общих свойств, признаков и структурных особенностей, что позволяет считать их единой группой объектов.

1. Общее определение ТС

Каковы основные признаки технических систем? К ним можно отнести следующие:

системы состоят из частей, элементов, то есть имеют структуру,
системы созданы для каких-то целей, то есть выполняют полезные функции;
элементы (части) системы имеют связи друг с другом, соединены определенным образом, организованы в пространстве и времени;
каждая система в целом обладает каким-то особым качеством, неравным простой сумме свойств составляющих ее элементов, иначе пропадает смысл в создании системы (цельной, функционирующей, организованной).

Поясним это простым примером. Допустим, необходимо составить фоторобот преступника. Перед свидетелем поставлена четкая цель: составить систему (фотопортрет) из отдельных частей (элементов), система предназначается для выполнения весьма полезной функции. Естественно, что части будущей системы не соединяются как попало, они должны дополнять друг друга. Поэтому идет длительный процесс подбора элементов таким образом, чтобы каждый элемент, входящий в систему, дополнял предыдущий, а вместе они увеличивали бы полезную функцию системы, то есть усиливали бы похожесть портрета на оригинал. И вдруг, в какой-то момент, происходит чудо - качественный скачок! - совпадение фоторобота с обликом преступника. Здесь элементы организованы в пространстве строго определенным образом (невозможно переставить их), взаимосвязаны, вместе дают новое качество. Даже если свидетель абсолютно точно идентифицирует по отдельности глаза, нос и т.д. с фотомоделями, то эта сумма "кусочков лица" (каждый из которых правильный!) ничего не дает - это будет простая сумма свойств элементов. Только функционально точно соединенные элементы дают главное качество системы (и оправдывают ее существование). Точно так же набор букв (например, А, Л, К, Е), соединившись только определенным образом дает новое качество (например, ЕЛКА).

ТЕХНИЧЕСКАЯ СИСТЕМА - это совокупность упорядоченно взаимодействующих элементов, обладающая свойствами, не сводящимися к свойствам отдельных элементов, и предназначенная для выполнения определенных полезных функций.

Таким образом, техническая система имеет 4 главных (фундаментальных) признака:

функциональность,
целостность (структура),
организация,
системное качество.

Отсутствие хотя бы одного признака не позволяет считать объект технической системой. Поясним эти признаки подробнее.

2. Функциональность

2.1. Цель - функция.

В основе любого трудового процесса, в том числе изобретательского, лежит понятие цели. Бесцельного изобретения не существует. В технических системах цель задается человеком и они предназначены для выполнения полезной функции. Уже инженер древнего Рима Витрувий утверждал: "Машина есть деревянное приспособление, которое оказывает большую помощь при поднятии тяжести". Цель - воображаемый итог, к которому стремятся, удовлетворяя потребность. Таким образом, синтез ТС - это целенаправленный процесс. Любое сегодняшнее состояние может иметь в будущем множество последствий, абсолютное большинство которых лежат в русле энтропийных процессов. Человек выбирает цель и тем самым резко повышает вероятность нужных ему событий. Целенаправленность - эволюционно приобретенный (или заданный. ) навык борьбы с энтропийными процессами.

2.2. Потребность - функция.

Появление цели - это результат осознания потребности. Человек отличается от других живых существ тем, что ему свойственны повышенные притязания - намного выше возможности естественных органов. Потребность (постановка задачи) - это то, что нужно иметь (сделать), а функция - реализация потребности в ТС.

Потребность может быть удовлетворена несколькими функциями; например, потребность в обмене продуктами труда - натуральный обмен, по эквивалентам, денежная система. Так же и выбранная функция может быть воплощена в нескольких реальных объектах; например, деньги - медь, золото, бумага, зубы акулы и т.д. И, наконец, любой реальный объект может быть получен (синтезирован) несколькими путями или его работа может быть основана на разных физических принципах; например, бумагу для денег можно получить различными способами, рисунок нанести краской, в виде голограммы и т.д. Таким образом, технические системы, в принципе, имеют множественные пути развития. Человек все же каким-то образом выбирает одну дорогу воплощения потребности. Критерий здесь единственный - минимум МГЭ (массы, габаритов, энергоемкости); иначе нельзя - человечество всегда было ограничено в наличных ресурсах. Хотя, дорога эта зачастую извилиста, имеет множество тупиковых ответвлений и даже петель.

2.3. Носитель функции.

Возникновение потребностей, осознание цели и формулирование функции - это процессы, происходящие внутри человека. Но реально действующая функция - это воздействие на предмет труда (изделие) или служение человеку. То есть, не хватает промежуточного звена - рабочего органа. Это и есть носитель функции в чистом виде. РО - единственная функционально полезная человеку часть технической системы. Все остальные части вспомогательны. ТС и возникали на первых этапах как рабочие органы (взамен органов тела и в дополнение им). И только потом, для увеличения полезной функции. к рабочему органу "пристраивались" другие части, подсистемы, вспомогательные системы. Этот процесс можно изобразить так:

Представим себе (пока умозрительно), что возможен и обратный ход - как продолжение данного.

Первая половинка процесса - развертывание техники, вторая - свертывание. То есть человеку, в общем то, нужна функция, а не ее носитель.

Для облегчения перехода от функции к ее носителю - рабочему органу будущей ТС - необходима точность в описании функции. Чем конкретнее описана функция, чем больше дополнительных условий, тем уже диапазон средств для ее реализации, тем определеннее ТС и ее структура. Мощным ограничителем вариантности служат выявленные закономерности развития рабочих органов в составе ТС.

2.4. Определение функции.

Функционирование это изменение свойств, характеристик и качеств системы в пространстве и времени. Функция - это способность ТС проявлять свое свойство (качество, полезность) при определенных условиях и преобразовывать предмет труда (изделие) в требуемую форму или величину. Для определения функции необходимо ответить на вопрос: что делает эта ТС? (для существующих ТС), или: что должна делать ТС? (для синтезируемых ТС).

2.5. Иерархия функций.

Каждая ТС может выполнять несколько функций, из которых только одна рабочая, ради которой она и существует, остальные - вспомогательные, сопутствующие, облегчающие выполнение главной. Определение главной полезной функции (ГПФ) иногда вызывает затруднение. Это объясняется множественностью требований, предъявляемых к данной системе со стороны выше и ниже лежащих систем, а также соседних, внешних и прочих систем. Отсюда кажущаяся бесконечность определений ГПФ (принципиальная неохватность всех свойств и связей).

Пример: иерархия функций кирпича.
ГПФ-1 отдельного кирпича: держать свою форму, не разваливаться, иметь определенный вес, структуру, твердость. Требование со стороны соседних систем (других кирпичей и раствора в будущей стене): иметь прямоугольные грани, схватываться с раствором.
ГПФ-2 стены: нести себя, быть вертикальной, не деформироваться при изменении температуры, влажности, нагрузки, ограждать что-то, нести нагрузку от чего-то. Кирпич должен соответствовать части требований ГПФ 2.
ГПФ-3 дома: должен создавать определенные условия для внутренней среды, защиту от атмосферных воздействий, иметь определенный внешний вид. Кирпич должен выполнять часть и этих требований.
ГПФ-4 города: определенный архитектурный облик, климатические и национальные особенности и т.д.

Кроме того, требование и к самому кирпичу постоянно увеличивается: он не должен впитывать грунтовую влагу, должен иметь хорошие теплоизоляционные свойства, звукопоглощающие свойства, быть радиопрозрачным и т.п.

Так вот, ГПФ данной системы - это выполнение требований первой вышестоящей системы. Все остальные требования, по мере удаления иерархического уровня, от которого они исходят, оказывают все меньшее влияние на данную систему. Эти над и подсистемные требования могут быть выполнены и другими веществами и системами, не обязательно данной системой. Например, свойство прочности кирпича может быть достигнуто различными добавками в исходную массу, а свойство эстетичности приклеиванием декоративной плитки на готовую стенку; для ГПФ кирпича (выполнять "требования" стены) это безразлично.

То есть, ГПФ элемента определяется системой, в которую он включается. Тот же кирпич может быть включен во множество других систем, где его ГПФ будет совершенно непохожей (а то и противоположной) приведенной выше.

Пример. Определить ГПФ калорифера.

Для чего калорифер? - нагревать воздух в доме.
Для чего надо нагревать воздух? - чтобы его температура не упала ниже допустимой величины.
Почему нежелательно падение температуры? - чтобы обеспечить комфортные условия для человека.
Для чего нужны комфортные условия человеку? - чтобы уменьшить риск заболеть, и т.д.

Это путь вверх по иерархии целей - в надсистему. Называемая на каждом этаже функция (цель) может быть выполнена и другой ТС. Калорифер входит в систему: "дом-воздух-человек-калорифер" и выполняет ее "требования".

Можно спуститься вниз по иерархии:

что нагревает воздух? - тепловое поле;
что производит тепловое поле? - нагревательная спираль;
что действует на спираль для получения тепла? - электрический ток;
что подводит электрический ток к спирали? - провода, и т. д.

Итак," требование" НС для калорифера - нагревать воздух. А что делает калорифер (его рабочий орган - спираль)? - производит тепло, тепловое поле. Вот это и есть ГПФ калорифера - производство тепла, как "ответ" на "требование" надсистемы. Здесь тепловое поле - изделие "выпускаемое" технической системой "калорифер". ГПФ надсистемы - обеспечение комфортных условий для человека.

3. Структура

3.1. Определение структуры.

Совокупность (целостность) элементов и свойств неотъемлемый признак системы. Соединение элементов в единое целое нужно для получения (образования, синтеза) полезной функции, т.е. для достижения поставленной цели.

Если определение функции (цели) системы в какой-то мере зависит от человека, то структура - наиболее объективный признак системы, она зависит только от вида и материального состава используемых в ТС элементов, а также от общих законов мира, диктующих определенные способы соединения, виды связи и режимы функционирования элементов в структуре. В этом смысле структура это способ взаимного соединения элементов в системе. Составление структуры - это программирование системы, задание поведения ТС с целью получения в результате полезной функции. Требуемая функция и выбранный физический принцип ее осуществления однозначно задают структуру.

Структура - это совокупность элементов и связей между ними, которые определяются физическим принципом осуществления требуемой полезной функции.

Структура остается неизменной в процессе функционирования, то есть при изменении состояния, поведения, совершения операций и любых других действий.

Презентация на тему: " Техническая система и ее функции. Вопросы лекции 1.Понятие технической системы и ее функций. 2.Системный подход. 3.Организация информации в линии развития." — Транскрипт:

1 Техническая система и ее функции

2 Вопросы лекции 1.Понятие технической системы и ее функций. 2.Системный подход. 3.Организация информации в линии развития. Пример анализа реальной системы. 4.Модель функционирующей системы. 5.Функционирующая система в контексте патентного законодательства. 6.Основные элементы функционирующей системы. 7.Действия при пошаговом развитии системы. 8.Трехэтапный алгоритм преобразования системы по Г. С. Альтшуллеру.

3 1. Понятие технической системы и ее функций

4 Техника (технический объект) это совокупность объектов природного и искусственного происхождения, повышающих эффективность деятельности человека сверх возможностей, присущих ему биологически.

5 Техническая система это совокупность взаимосвязанных материальных частей (элементов), предназначенная для повышения эффективности деятельности человека (общества) и обладающая хотя бы одним свойством, которым не обладает ни одна из составляющих его частей.

6 Главная функция это функция, ради выполнения которой создается техническая система (ТС). Что делает система? Как система это делает? ГФ = Предназначение + Техническая функция

7 Дополнительная функция – это функция, выполнение которой придает новое потребительское качество объекту. Латентная функция – это скрытая функция, выполнение которой не присуще ТС по предназначению. Основная функция – это функция отдельных частей ТС, непосредственно помогающая осуществлять главную функцию. Вспомогательная функция – это функция отдельных частей ТС, предназначенная для обслуживания других подсистем ТС.

8 Рассмотреть функции Стиральной машины. Молотка. Автомобиля.

9 2. Системный подход

10 Системный подход предполагает выявление совокупности подсистем и надсистем рассматриваемой ТС и учет их взаимодействия в разных условиях и на разных этапах существования ТС. Системный подход = полнота, всесторонность

11 Подсистема это часть ТС, имеющая значение для решения задачи. Элемент – это подсистема ТС, условно считающаяся неделимой в рамках конкретной задачи. Структурная схема – это схема, показывающая связь между подсистемами ТС.

12 Надсистема это система, в которую рассматриваемая ТС входит как часть.

13 3. Организация информации в линии развития. Пример анализа реальной системы

14 Одно из главных требований к оптимальной информационной структуре – требование объективности! Идея Г. С. Альтшуллера состоит в том, чтобы в дополнение к законам развития ТС строить объективные линии развития ТС. Линии развития применяются как инструмент, позволяющий рассмотреть полученное техническое решение в динамике.

17 4. Модель функционирующей системы

18 Цель создания ТС это обеспечение воздействия на обрабатываемый объект для получения некоторого продукта. Такое воздействие называют функцией системы. Для анализа системы нужно построить ее корректную модель. Модель технической системы по Альтшуллеру

19 Г. С. Альтшуллер о ТС: Технических объектов много, и они очень разнородны. Но есть нечто общее, присущее всем техническим объектам: все они являются системами. При системном подходе технические объекты рассматриваются как целостные организмы, подчиняющиеся общим законам развития. Карманный фонарик, двигатель, тепловоз, химический завод, речной транспорт – все это примеры ТС. Внешне они нисколько не похожи друг на друга. Их объединяет то, что они системы, т.е. нечто большее, чем арифметическая сумма составных частей.

20 Функционирующая ТС это система, объединяющая все элементы, которые необходимы при выполнении требуемой функции, рассматриваемая и анализируемая в процессе ее работы. ТС Функционирующая ТС Статика Динамика

21 5. Функционирующая система в контексте патентного законодательства

22 Важно, чтобы концепция функционирующей системы была согласована с моделями, используемыми в патентном законодательстве. Состав функционирующей системы хорошо согласуется с перечнем предметов патентирования, предусмотренных в патентном законодательстве.

23 Объекты изобретения это устройство, способ, вещество, штамм микроорганизма, культуры клеток растений и животных, а также применение известного устройства, способа, вещества, штамма по новому назначению (п.2 ст.4 Патентного закона РФ).

24 Устройство – это система расположенных в пространстве элементов, определенным образом взаимодействующих между собой. Устройство относится к информационному и объектному уровням ФС. Способ – это описание процессов взаимодействия частей ТС. Вещество – это ресурсы, необходимые для работы объектного уровня ФС, а также продукты переработки.

25 6. Основные элементы функционирующей системы

26 Элементы ФС Совокупности материальных объектов Описание процесса их взаимодействия Вещества, поля и системы, необходимые для работы объектной части системы и оператора Вещества, поля и системы как продукты переработки Алгоритмы и программы для автоматических систем управления Учебные курсы и программы

27 Наиболее адекватными и эффективными будут те линии развития, которые описывают преобразования основных элементов модели функционирующей системы.

28 7. Действия при пошаговом развитии системы

29 В ТС каждый переход от одного ее варианта к другому осуществляется только за счет внешнего вмешательства субъекта (человека). Основной постулат философии техники – все ТС развиваются в соответствии с объективными законами. Законы развития ТС отражают существенные, устойчивые и повторяющиеся взаимодействия между элементами ТС, между самими ТС и окружающей средой.

30 Законы развития ТС 1.Закон полноты частей системы. 2.Закон энергетической проводимости системы. 3.Закон согласования ритмики частей системы 4.Закон увеличения идеальности ТС 5.Закон неравномерности развития частей системы. 6.Закон перехода в надсистему. 7.Закон перехода на микроуровень. 8.Закон увеличения степени вепольности. 9.Закон повышения динамичности, управляемости и вытеснения человека.

31 Для получения новой ФС необходимо провести с существующей ФС какие-либо действия (преобразования). КАКИЕ? Списки преобразований: 1.Приемы разрешения технических противоречий. 2.Стандарты на решения задач. 3.Эвристические приемы преобразования

32 8. Трехэтапный алгоритм преобразования системы по Г. С. Альтшуллеру

34 Согласование (координация) это приведение в соответствие нескольких различных процессов, например, согласование подачи искры зажигания с движением поршня в цилиндре двигателя внутреннего сгорания.

35 Уровни согласования Начальное согласование – на стадии проектирования и изготовления. Периодическое согласование – осуществляется время от времени при эксплуатации системы. Окончательное согласование – при оперативном управлении ТС.

36 Порядок действий при создании нового варианта ТС 1.Ввести элементы и связи в состав системы. 2.Удалить элементы и связи из состава системы. 3.Заменить одни элементы и связи объектов на другие. 4.Разделить элементы системы на части. 5.Изменить форму и размеры элементов системы.

37 Порядок действий при создании нового варианта ТС 6.Изменить внутреннюю структуру элементов системы. 7.Изменить состояние поверхности элементов системы. 8.Обеспечить подвижность связей между элементами системы и возможность изменения других ее параметров. 9.Обеспечить и упростить оперативное управление. 10.Проверить и улучшить согласование работы элементов системы.

Здесь В 1 - труба (бункер), а В 2 - то, что по ней движется. Оба элемента в рамках этой модели условно обозначаются как "вещества". Между ними происходят взаимодействия. Прямая линия обозначает полезное взаимодействие. Волнистая линия показывает, что между двумя веществами есть "вредное" взаимодействие, которое нужно устранить. Стандарты подсказывают, что между В 1 и В 2 нужно ввести вещество, которое является модификацией одного из конфликтующих веществ или их сочетанием.

Подобные графические схемы удобны для наглядного представления модели решения задачи. В ТРИЗ существуют определённые правила составления таких схем и их преобразования в процессе решения. Фактически это инструмент наглядного моделирования задачи и её решения, он получил название "Вепольный анализ".

Для тех задач, для которых нет стандартной схемы решения или она ещё не выявлена, есть другие инструменты. В частности, для решения сложных задач разработаны алгоритмы, включающие разные инструменты ТРИЗ, и рекомендации по последовательности их использования. При решении задачи по такому алгоритму изобретатель по установленным правилам корректирует первоначальную формулировку задачи, строит модель задачи, определяет имеющиеся ресурсы, формулирует идеальный конечный результат, выявляет и анализирует противоречия, применяет специальные приёмы против психологической инерции. Последним таким алгоритмом в классической ТРИЗ стал АРИЗ-85В.

Особое место в ТРИЗ занимают информационные фонды физических, химических, геометрических и биологических эффектов, описанных так, чтобы ими было удобно пользоваться в изобретательской работе.

Например, для решения некоторой задачи нужно выполнить точное микроперемещение небольшого объекта. Как быть? Фонд физических эффектов подскажет, что это можно сделать с помощью пьезоэффекта, магнитострикции, теплового расширения, эффекта памяти формы, эффекта изменения объёма вещества при фазовых переходах и пр. Что из этого набора выбрать, инженер решает исходя из условий задачи.

Составные части классической ТРИЗ можно представить следующей схемой (рис. 5):

2. Техническая система и её функции

Техническая система

Техника - совокупность объектов природного и искусственного происхождения, повышающих эффективность деятельности человека сверх возможностей, присущих ему биологически.

Издавна человек использовал природные объекты в своих целях. Палкой можно сбить плод с дерева, перевернуть камень, её можно применить в качестве оружия - дротика. Выступая в качестве инструмента достижения цели, природный объект уже может считаться техническим объектом.

Если технический объект состоит из двух или более частей и благодаря этому имеет какие-то особые свойства, не сводящиеся к свойствам любой отдельной части, то такой объект называется технической системой (ТС).

Так, специально выбранная и обработанная палка-дротик имеет две явно различающиеся части: древко, за которое удобно держаться рукой, и остриё. Такой дротик является уже простейшей ТС.

Техническая система - совокупность взаимосвязанных материальных частей (элементов), предназначенная для повышения эффективности деятельности человека (общества) и обладающая хотя бы одним свойством, которым не обладает ни одна из составляющих её частей.

Главная функция

Каждая ТС создаётся для выполнения своей главной функции (ГФ).

Главная функция - функция, ради выполнения которой создаётся техническая система.

Полная формулировка ГФ включает две части. Первая часть показывает главную цель, ради которой создана и обычно используется потребителем данная ТС, - это её предназначение. Она отвечает на вопрос "Что делает система?" с позиции потребителя. Вторая часть показывает конкретный способ действия данной ТС - это техническая функция. Она отвечает на вопрос "Как система это делает?".

Полная формулировка ГФ объединяет предназначение и техническую функцию.

ГФ = Предназначение + Техническая функция.

Рассмотрим несколько примеров формулирования ГФ.

Дополнительная функция

Сформулируем ГФ молотка: молоток изменяет форму, свойства, положение в пространстве объектов путём нанесения по ним ударов. Однако молоток может иметь и дополнительные функции.

Дополнительная функция - это функция, выполнение которой придаёт новое потребительское качество объекту.

Например, столярному молотку можно добавить ряд дополнительных функций: "выдирание гвоздей" с помощью специального устройства, "хранение гвоздей" благодаря ёмкости в ручке. Такие дополнительные функции делают молоток более совершенным и удобным. Некоторые системы могут иметь огромное число дополнительных функций.

Латентная функция

Техническая система далеко не всегда применяется по назначению. Так, например, молотком можно подпереть дверь или измерить расстояние. В этом случае молоток не выполняет ГФ, а используется для достижения других, ситуативно возникших целей. Достижение этих целей оказывается возможным потому, что технические системы имеют возможность выполнять не присущие им по предназначению функции. Такие функции называются латентными.

• Парус можно использовать как средство не только для создания тяги, но и для передачи информации (вспомните древнегреческий миф о царе Эгее, который по цвету паруса на возвращающемся с Крита корабле хотел заранее узнать о том, смог ли его сын Тезей победить Минотавра).

• Стул можно использовать не только для сидения, но и как возвышенность, позволяющую достать предмет с высоко расположенной полочки, или как спортивный тренажёр.

• Книгу можно не только читать, но и использовать для засушки листьев гербария.

Иногда решение изобретательской задачи сводится к нахождению необычного применения ТС.

Все рассмотренные выше функции (главная, дополнительная, латентная) имеют общее - они отражают возможности ТС удовлетворять запросы потребителя.

Основная и вспомогательная функции

Свои функции имеют и отдельные части (элементы) ТС. Если функции отдельных частей ТС непосредственно помогают осуществлять главную функцию, то их называют основными. Основные функции выполняются в отношении того же объекта, что и главная функция.

Основные функции, осуществляемые подсистемами стиральной машины: переворачивание белья, смачивание белья.

Если функции подсистем ТС предназначены для обслуживания (обработки) других подсистем ТС, то такие функции называются вспомогательными.

Вспомогательные функции стиральной машины: перемещение барабана стиральной машины (электродвигателем), фиксация люка защёлкой во время работы.

Эволюция технической системы

Технические системы со временем эволюционируют. Ряд закономерностей их развития мы рассмотрим позже, а пока покажем одну важную линию развития: от простейшего технического объекта до полной (развитой) ТС.

Простейший технический объект представляет собой рабочий орган: то, что непосредственно действует на предмет обработки. Таковы первобытный молоток-камень, скребок-ракушка, палка-рычаг. У простейшего объекта нет двигателя, нет трансмиссии, нет органов управления. Трансмиссией является рука человека, двигателем - его мышцы, орган управления - тоже человек. Со временем рабочий орган дополняется трансмиссией, например, у молотка появляется ручка. Таким молотком удобнее пользоваться, его удар гораздо сильнее. Следующий этап развития - появление у ТС двигателя (сначала мышцы прирученного животного, связанные, например, с плугом или телегой простейшей трансмиссией). И наконец, система дополняется органами управления, позволяющими изменять её свойства в зависимости от режима работы или свойств обрабатываемого объекта.

Рабочий орган, трансмиссия, двигатель и орган управления - основные функциональные блоки ТС. Техническая система, имеющая все основные функциональные блоки, называется полной (развитой).

Техническая система – это материальный объект искусственного происхождения.

Рабочий орган - это исполнительная часть любой машины (технической системы).

Двигатель (мотор) – это устройство, преобразующее какой - либо вид энергии (электрическую, гидравлическую, химическую и т.п.) в механическую энергию.

Основная и дополнительная литература по теме урока

Технология. 6 класс: учеб. пособие для общеобразовательных организаций / В. М. Казакевич, Г. В. Пичугина, Г. Ю. Семенова и др.; под ред. В. М. Казакевича. – М.: Просвещение, 2017.
Технология. 6 класс: учеб. пособие для общеобразовательных организаций / Бешенков С. А., Лабутин В. Б., Миндзаева Э. В., Рягин С. Н. под редакцией С. А. Бешенкова – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2016.
Технология: 6 класс: учебник для учащихся общеобразовательных учреждений / Н. В. Синица, П. С. Самородский, В. Д. Симоненко, О. В Лковенко. – 3-е изд., перераб. – М.: Вентана - Граф, 2014.

Теоретический материал для самостоятельного изучения

Для облегчения труда, увеличения его производительности люди используют технику. Техника совершенствовалась на протяжении многих веков – от простейших ручных инструментов первобытного человека до современных машин. Каждый вид техники представляет собой сложную систему.

Техническая система представляет собой совокупность взаимосвязанных частей (элементов), каждая из которых предназначена для выполнения определённых полезных функций.

Основное предназначение технической системы – это преобразование предмета труда в продукт труда с требуемыми качествами, свойствами, формой или величиной.

Самыми распространёнными техническими машинами являются технологические машины.

Полноценная техническая система состоит из рабочего органа, передаточного механизма (трансмиссии), двигателя и органов управления.

Главной частью технической системы является её рабочий орган. Это исполнительная часть любой машины (технической системы). Рабочий орган предназначен для выполнения полезной для человека работы. Все остальные части машины: двигатели, передаточные механизмы, устройства управления – предназначены для того, чтобы рабочий орган мог выполнять необходимые движения и усилия.

Примеры и разбор решения заданий тренировочного модуля

Задание 1. Выделите цветом элементы рабочего органа электрической швейной машины.

Варианты ответа:

Зубчатая рейка для продвижения ткани

Рычаг подъёма лапки

Правильный вариант ответа:

Зубчатая рейка для продвижения ткани

Задание 2. Установите соответствие между техническими системами и их рабочими органами.

Читайте также: