Что относится к техническим системам

Техническая система

В каждой ТС существует функциональная часть — объект управления (ОУ). Функции ОУ в ТС заключаются в восприятии управляющих воздействий (УВ) и в изменении в соответствии с ними своего состояния. ОУ в ТС не выполняет функций принятия решений, то есть не формирует и не выбирает альтернативы своего поведения, а только реагирует на внешние (управляющие и возмущающие) воздействия, изменяя свои состояния предопределенным его конструкцией образом.

В объекте управления всегда могут быть выделены две функциональные части — сенсорная и исполнительная.

Сенсорная часть образована совокупностью технических устройств, непосредственной причиной изменения состояний каждого из которых является соответствующие ему и предназначенные для этого управляющие воздействия. Примеры сенсорных устройств: выключатели, переключатели, задвижки, заслонки, датчики и другие подобные им по функциональному назначению устройства управления техническими системами.

Исполнительная часть образована совокупностью материальных объектов, все или отдельные комбинации состояний которых рассматриваются в качестве целевых состояний технической системы, в которых она способна самостоятельно выполнять предусмотренные её конструкцией потребительские функции. Непосредственной причиной изменения состояний исполнительной части ТС (ОУ в ТС) являются изменения состояний её сенсорной части.

Классификационные признаки объектов таксона «технические системы»:

Техническая система — это целостная совокупность конечного числа взаимосвязанных материальных объектов, имеющая последовательно взаимодействующие сенсорную и исполнительную функциональные части, модель их предопределенного поведения в пространстве равновесных устойчивых состояний и способность, при нахождении хотя бы в одном из них (целевом состоянии), самостоятельно выполнять в штатных условиях предусмотренные её конструкцией потребительские функции. [2]

Техническая подсистема — это часть системы, имеющая все признаки объектов таксона «технические системы». Техническая подсистема может быть частью некоторой системы, которая сама может не относиться к классу ТС.

Устройство — это целостная совокупность конечного числа взаимосвязанных материальных объектов, имеющая модель предопределенного поведения и равновесные устойчивые состояния в штатных условиях эксплуатации.

В определении понятия «устройство» учитывается, что оно как составная часть ТС также должно иметь равновесные устойчивые состояния, определяющие свойства целевых состояний системы в целом.

Деталь — неразделимый на элементы материальный и функциональный объект технической системы или устройства.

В этом определении учитывается, в частности, «функциональное» свойство детали, которое заключается в её способности выполнять отведенную ей конструктором роль в ТС, то есть быть исправной.

Источник

Техническая система

К техническим системам относятся отдельные машины, аппараты, приборы, сооружения, ручные орудия, их элементы в виде узлов, блоков, агрегатов и др.

Связанные понятия

Под гибридной интеллектуальной системой (ГиИС) принято понимать систему, в которой для решения задачи используется более одного метода имитации интеллектуальной деятельности человека. Таким образом ГиИС — это совокупность.

Упоминания в литературе

Связанные понятия (продолжение)

Сети адаптивного резонанса — разновидность искусственных нейронных сетей, основанная на теории адаптивного резонанса Стивена Гроссберга и Гейла Карпентера. Включает в себя модели обучения с учителем и без учителя, которые используются при решении задач распознавания образов и предсказания.

Судя по растущему количеству публикаций и компаний, профессионально занимающихся защитой информации в компьютерных системах, решению этой задачи придаётся большое значение. Одной из наиболее очевидных причин нарушения системы защиты является умышленный несанкционированный доступ (НСД) к конфиденциальной информации со стороны нелегальных пользователей и последующие нежелательные манипуляции с этой информацией.

Функциональный дизайн (англ. Functional design) — основной шаблон проектирования, использующийся для упрощения проектирования ПО. Функциональный дизайн гарантирует, что каждый модуль компьютерной программы имеет только одну обязанность и исполняет её с минимумом побочных эффектов на другие части программы. Функционально разработанные модули имеют низкое зацепление.

Проектная сеть — технологическая платформа, онлайн-сервис или веб-сайт, предназначенные для предоставления возможности самоорганизации участникам, обладающим ключевыми компетенциями, в проектную команду, для выполнения мероприятий с изначально установленными целями, достижение которых определяет завершение проекта.

Источник

Что относится к техническим системам

© Юрий Петрович Саламатов, 1991-1996г.
текст приведен по рукописи
ysal@mail.kts.ru

3. ТЕХНИЧЕСКАЯ СИСТЕМА: ПОНЯТИЕ, ОПРЕДЕЛЕНИЕ, СВОЙСТВА

3.1. Общее определение ТС
3.2. Функциональность

3.2.1. Цель-функция_
3.2.2. Потребность-функция_
3.2.3. Носитель функции
3.2.4. Определение функции
3.2.5. Иерархия функций


3.3. Структура

3.3.1. Определение структуры
3.3.2. Элемент структуры
3.3.3. Типы структур
3.3.4. Принципы построения структуры
3.3.5. Форма
3.3.6. Иерархическая структура систем


3.4. Организация_

3.4.1. Общее понятие
3.4.2. Связи
3.4.3. Управление
3.4.4. Факторы разрушающие организацию
3.4.5. Значение эксперимента в процессе улучшения организации


3.5. Системный эффект (качество)

3.5.1. Свойства в системе
3.5.2. Механизм образования системных свойств

3.2. Функциональность

3.2.3. Носитель функции.

3.2.4. Определение функции.

3.2.5. Иерархия функций.

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.

3.3. Структура

3.3.1. 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.

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

Главное в структуре : элементы, связи, неизменность во времени.

3.3.2. Элемент структуры.

3.3.3. Типы структур.

Выделим несколько наиболее характерных для техники структур:

1). Корпускулярная.
Состоит из одинаковых элементов, слабосвязанных между собой; исчезновение части элементов почти не отражается на функции системы. Примеры: эскадра кораблей, песчаный фильтр.

2). «Кирпичная».
Состоит из одинаковых жестко связанных между собой элементов. Примеры: стена, арка, мост.

3). Цепная.
Состоит из однотипных шарнирносвязанных элементов. Примеры: гусеница, поезд.

4). Сетевая.
Состоит из разнотипных элементов, связанных между собой непосредственно, или транзитом через другие, или через центральный (узловой) элемент (звездная структура). Примеры: телефонная сеть, телевидение, библиотека, система теплоснабжения.

5). Многосвязная.
Включает множество перекрестных связей в сетевой модели.

6). Иерархическая.
Состоит из разнородных элементов, каждый из которых является составным элементом системы более высокого ранга и имеет связи по «горизонтали» (с элементами одного уровня) и по «вертикали» (с элементами разных уровней). Примеры: станок, автомобиль, винтовка.

3.3.4. Принципы построения структуры.

Для одной и той же системы можно подобрать несколько различных структур в зависимости от выбранного физического принципа воплощения ГПФ. Выбор физического принципа должен основываться на минимизации М, Г, Э (массы, габаритов, энергоемкости) при сохранении эффективности.

Принцип функциональности отражает примат функции над структурой. Структура обуславливается предыдущим выбором:

Это обычный путь развертывания ТС, увеличение ГПФ за счет добавления новых полезнофункциональных подсистем.

Некоторое увеличение ГПФ возможно за счет уменьшения вредных связей и эффектов в подсистемах (без их усложнения).

Принцип дополнительности заключается в особом способе соединения элементов при включении их в систему. Элементы должны быть не только согласованы по форме и свойствам (для того, чтобы иметь принципиальную возможность взаимного соединения), но и дополнять друг друга, взаимно усиливаться, складывать полезные свойства и взаимно нейтрализовать вредные. Это основной механизм возникновения системного эффекта (качества).

3.3.5. Форма.

3.3.6. Иерархическая структура систем.

Иерархический принцип организации структуры возможен только в многоуровневых системах (это большой класс современных технических систем) и заключается в упорядочении взаимодействий между уровнями в порядке от высшего к нижнему. Каждый уровень выступает как управляющий по отношению ко всем нижележащим и как управляемый, подчиненный, по отношению к вышележащему. Каждый уровень специализируется также на выполнении определенной функции (ГПФ уровня). Абсолютно жестких иерархий не бывает, часть систем нижних уровней обладает меньшей или большей автономией по отношению к вышележащим уровням. В пределах уровня отношения элементов равны между собой, взаимно дополняют друг друга, им присущи черты самоорганизации (закладываются при формировании структуры).

Возникновение и развитие иерархических структур не случайно, так как это единственный путь увеличения эффективности, надежности и устойчивости в системах средней и высокой сложности.

В простых системах иерархия не требуется, так как взаимодействие осуществляется по непосредственным связям между элементами. В сложных системах непосредственные взаимодействия между всеми элементами невозможны (требуется слишком много связей), поэтому непосредственные контакты сохраняются лишь между элементами одного уровня, а связи между уровнями резко сокращаются.

Типичный вид иерархической системы:

В табл. 1 приведены названия иерархических уровней в технике (Альтшуллер Г.С. в кн.: Дерзкие формулы творчества. Петрозаводск, «Карелия», 1987, с. 17-18).

Техника + люди + ресурсы + система потребления

Вся техника (все отрасли)

Транспорт (все виды)

Завод, метро, аэропорт

Локомотив, вагоны, рельсовый путь

Органы тела: сердце, легкие и т.д.

Локомотив, автомобиль, самолет

Неоднородный механизм (совокупность узлов, позволяющая осуществлять перевод энергии и вещества из одного вида в другой)

Электростатический генератор, двигатель внутреннего сгорания

Молекулы ДНК, РНК, АФТ

Однородный механизм (совокупность узлов, позволяющая энергию и вещества не меняя их вида)

Винтовой домкрат, тележка, парусное оснащение, часы, трансформатор, бинокль

Молекула гемоглобина способная транспортировать кислород

Ось и два колеса (появляется новое свойство — способность качения)

Сложные молекулы, полимеры

Винт и гайка, ось и колесо

Молекула, образованная разными радикалами, например:

Неоднородная деталь (при разделении образует неодинаковые части)

Несимметричная углеродная цепь:

Однородная деталь (при разделении образует одинаковые части)

Проволока, ось, балка

Неоднородное вещество

Смеси, растворы (морская вода, воздух)

Однородное вещество

Химически чистое железо

Простое вещество (кислород, азот)

Основные свойства иерархических систем.

Входя в систему элемент теряет свое исходное качество. Системное качество как бы забивает проявление собственных качеств элементов. Но полностью это не происходит никогда. Химические соединения имеют системные физико-химические свойства, но также и сохраняют свойства входящих в них элементов. На этом основаны все методы анализа состава соединений (спектральный, ЯМ, рентгеновский и т. д.). Чем сложнее иерархическая структура (организация) системы, тем выше ее индивидуальные качества, тем четче они выступают в надсистеме, тем менее она связана с другими элементами (системами) надсистемы. На более низких уровнях происходит упрощение элементов (системам не нужны «сложные» вещи, нужна простая полезная функция). В результате этого вещи утрачивают свою самобытность, конкретную индивидуальность, становятся безразличными к своей вещественной индивидуальной форме.

Это свойство иерархических систем является причиной распространенного вида психинерции изобретателя: он видит одно (главное, системное) свойство элемента и не видит множества его прежних индивидуальных свойств.

А.с. 1 132 905: (БИ, 1985, № 1). Способ подготовки картофеля, овощей и плодов к тепловой обработке (рис. 8): картофель режут, сдвигают и срезают кожуру снизу; затем поворачивают на 180 град., выравнивают и срезают снизу, и т.д. до тех пор, пока не очистят всю картофелину.

Рис. 8. Способ подготовки картофеля, овощей и плодов к тепловой обработке (а.с. 1 132 905).

3). Нечувствительность верхних этажей к изменениям на нижних и наоборот, чувствительность нижних к изменениям на верхних.

4). Отфильтровывание (выделение) полезных функций на уровнях иерархии. Правильно организованная иерархическая структура выделяет на каждом этаже полезную функцию, эти функции складываются (взаимоусиливаются) на следующем этаже; при этом вредные функции на каждом этаже подавляются или, по крайней мере, к ним не добавляются новые.

Основной вклад в ГПФ образуется на нижних этажах, начиная с рабочего органа. На последующих уровнях происходит более или менее существенное дополнение (усиление) полезной функции. С увеличением количества этажей рост ГПФ замедляется, поэтому системы с большим количеством иерархических уровней неэффективны (расходы по МГЭ начинают превышать выигрыш в ГПФ). Самый верхний уровень иерархии выполняет обычно только согласовательные функции, таких уровней не должно быть больше одного.

3.4. Организация

3.4.1. Общее понятие.

3.4.2. Связи.

Основные виды связей в технических системах:

а) односторонняя (полупроводниковая),

б) рефлексивная (возникающая под действием внешней причины),

в) селективная (отсеивающая ненужные потоки),

г) запаздывающая (с задержкой по времени),

д) положительная (увеличивающая мощность при увеличении «разности потенциалов»),

е) отрицательная (уменьшающая мощность при увеличении «разности потенциалов»),

ж) нейтральная (безразличная к направлению),

и) проектируемая (желаемая).

м) контрсвязь (пропорционально зависимая от состояния элементов, между которыми осуществляется связь; например, полюса магнита или потенциалы источника тока),

н) положительная обратная связь. (при увеличении мощности одной связи увеличивается мощность другой), механизм взаимной стимуляции функций, ведет к нарастанию процессов;

о) отрицательная обратная связь. (при увеличении мощности одной связи уменьшается мощность другой), стабилизирующий механизм, ведет к устойчивому равновесию или к колебаниям вокруг точки равновесия,

п) двойная отрицательная обратная связь, или обратная связь типа взаимного угнетения (при уменьшении мощности одной связи уменьшается также мощность другой), ведет к неустойчивому равновесию, кончающемуся усилением одной из сторон и подавлением другой.

При использовании комбинированных связей у системы появляются новые свойства. Рассмотрим, например, систему из двух элементов с отрицательной обратной связью:

При увеличении потенциала А мощность положительной связи 1 возрастает, что приводит к увеличению потенциала Б. Но отрицательная связь 2 подавляет потенциал А. Система быстро приходит в состояние устойчивого равновесия. При обрыве связи 1 потенциал А увеличивается без подавления со стороны Б. При обрыве связи 2 потенциал А увеличивается и одновременно увеличивается потенциал Б (положительная связь).

В системе из трех элементов появляется еще более сильное качество.

При увеличении потенциала А, увеличивается Б, но по связи 4 подавляется А; по связи 2 увеличивается В, но по связи 5 уменьшается Б, а по связи 6 уменьшается В и т.д. То есть, вывод любого элемента из состояния равновесия быстро взаимно подавляется.

При обрыве любой связи, взаимное подавление также происходит быстро по другим связям. То же при обрыве двух связей.

В системе создается устойчивое равновесие, при котором состояние элемента может быть лишь незначительно сдвинуто от равновесия.

Здесь приведен пример с одинаковой комбинированной связью (отрицательной). Другие, еще более необычные, эффекты возникают в системах с разнородными связями, с большим количеством элементов, с появлением перекрестных связей (начиная с диагональной в квадрате). Необходима разработка по «наложению» этих типов связей на вепанализ.

При увеличении числа связей на один элемент, увеличивается количество полезно работающих свойств элементов.

3.4.3. Управление.

3.4.4. Факторы разрушающие организацию.

Внешние факторы разрушают связи, если их мощность превышает мощность внутрисистемных связей.

Внутренние факторы изначально есть в системе, но с течением времени из-за нарушений в структуре их количество увеличивается.

Примеры энтропийных факторов: износ частей (вынос из системы части вещества), перерождение связей (усталость пружин, ржавчина).

3.4.5. Значение эксперимента в процессе улучшения организации.

Наиболее продуктивен натурный эксперимент, он подходит для подавляющего большинства ТС (кроме крупных и опасных АЭС и т.д.).

Модельный эксперимент приемлем и достоверен лишь для простых систем с хорошо прогнозируемым поведением.

Только натурный эксперимент может дать важнейший побочный продукт неожиданные результаты, часто приносящие новые знания.

3.5. Системный эффект (качество)

3.5.1. Свойства в системе.

Пример появления системного эффекта.

3.5.2. Механизм образования системных свойств.

Вот простой «механический» пример появления системного свойства: допустим вам требуется быстро пересечь площадь, заполненную толпой людей; ясно, что вы потратите уйму сил и времени на преодоление «трения о толпу». Теперь представьте, что толпа по команде образовала какую-либо упорядоченную структуру (например, выстроилась рядами), тогда сопротивление бегущему между рядов практически исчезнет.

Еще один пример: скорость звука в жидкости, например в воде, составляет около 1500 м/сек, в газе (воздухе) 340 м/сек; а в газо-водяной смеси (5 % объемных пузырьков газа) скорость падает до 30-100 м/сек.

Источник

Технология. 6 класс

Конспект урока

Технология, 6 класс

Урок 09. Что такое техническая система

Перечень вопросов, рассматриваемых на уроке

Техническая система – это материальный объект искусственного происхождения.

Основная и дополнительная литература по теме урока

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.

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.

Источник

Технология. 6 класс

Техническая система

Перед Вами схема устройства технической системы. Расставьте элементы схемы на картинке.

Технические системы

Выделите цветом технические системы.

Ручная швейная машина

Элементы рабочего органа электрической швейной машины

Выделите цветом элементы рабочего органа электрической швейной машины.

Зубчатая рейка для продвижения ткани

Рычаг подъёма лапки

Технические системы. Транспорт

Решите кроссворд. Ответы являются примерами технических систем среди транспортных средств.

Элементы технических систем

Распределите элементы различных технических систем по соответствующим категориям.

Рабочие органы

Органы управления

Технические системы. Бытовая техника

Решите кроссворд. Ответы являются примерами технических систем среди бытовых приборов.

Техническая система

Заполните пропуски в тексте, выбрав правильные варианты ответа из выпадающего меню.

Техническая система состоит из рабочего органа, передаточного механизма ( ), и органов управления. – это орудие, которое выполняет работу.

Рабочие органы транспортных средств

Зачеркните детали, не являющиеся рабочими органами наземных транспортных средств.

Первичные двигатели

Выделите цветом технические устройства, в состав которых входят первичные двигатели.

Электрическая швейная машинка

Вторичные двигатели

Выберите из предложенного списка вторичные двигатели.

Двигатели внутреннего сгорания

Двигатели технических систем

Подберите термины к определениям, чтобы увидеть рисунок. В качестве ответа укажите номер правильного ответа из списка.

2 – Вторичные двигатели

3 – Первичные двигатели

Двигатели технических систем

Установите соответствие между техническими устройствами и их двигателями.

Двигатель внутреннего сгорания

Двигатели технических систем

Заполните пропуски в тексте, выбрав правильные варианты ответа из выпадающего меню.

Источник