скачать книгу бесплатно
Набор всех основных частей системы представлен на рис. 13.3.
Рис. 13.3. Основные элементы технической системы
Это минимально необходимый набор частей системы, который обеспечивает ееработоспособность.
Рабочий орган
Рабочий орган (иногда его называют «исполнительный элемент» или «инструмент») выполняет главную функцию системы. Именно рабочий орган непосредственно взаимодействует с изделием, для которого предназначена данная система.
Остальные части системы предназначены для обеспечения работоспособностирабочего органа.
Рабочий орган
Пример 13.5. Телефон
Телефон имеет два рабочих органа:
• микрофон;
• наушник.
Функция микрофона – преобразование звука в электрические колебания.
Функция наушника – преобразование электрических колебаний в звук.
Пример 13.6. Автомобиль
В транспортных системах рабочим органом является движитель.
Он существенно зависит от среды, в которой будет перемещаться транспорт.
Для перемещения по поверхности земли, могут использоваться, например, колеса, гусеницы, лыжи (полозья), ноги и т. д.
Перемещение в воздухе или в воде может осуществляться, например, с помощью винтареактивной струи воздуха или воды, соответственно.
В автомобиле рабочий орган – это колесо.
Колесо имеет две функции: перемещать автомобиль и поддерживать его на определенном расстоянии от поверхности дороги. Перемещение – главная функция автомобиля.
Источник и преобразователь
Существуют разнообразные источники вещества, энергии и информации.
Имеются природные и искусственные источники вещества. К природным источникам вещества можно отнести, например, полезные ископаемые, древесину и т. д., а к искусственным – полученные в результате направленной деятельности человечества.
Среди источников энергии можно назвать, например, солнце, ветер, электричество, топливо и т. д.
Источники энергии могут быть внешние, внутренние и смешанные.
Источники информации могут быть:
– по виду поля: звуковые (акустические); электромагнитные, включающее электрическое и магнитное поля и весть спектр электромагнитных излучений (радиоволны, терагерцовые, инфракрасные – включая тепловые, видимый свет, ультразвуковые, рентгеновские и жесткие); вкусовые; запаховые; тактильные и т. д.;
– по виду хранения: наскальные, письменные (книги, журналы, газеты и т. д.), электронные (все виды запоминающих устройств, Интернет и т. д.), произведения искусств и т. п.
Известны различные преобразователивещества, энергии и информации.
К преобразователям вещества можно отнести химические реакции, электричество (например, электролиз, гальванопластика и т. д.), нанотехнологии и т. д.
Средипреобразователей энергии можно назвать двигатели, генераторы, трансформаторы, выпрямители, преобразователи частоты, химические реакции и т. д.
Источник и преобразователь
Пример 13.7. Телефон
Источник вещества – завод-изготовитель.
Преобразователь вещества – отсутствует.
Источник энергии – электричество.
Стационарный телефон имеет только внешний источник энергии – телефонная сеть. Радиотелефон и мобильный телефоны имеют внешний и внутренний источники энергии, т. е. смешанные источники. В трубке радиотелефона имеются аккумуляторы, а база присоединена к электрической сети. Мобильный телефон тоже имеет аккумулятор, который заряжается от электрической сети.
Преобразователь энергии – магнитное поле, пьезо- или магнитострикционный преобразователи.
Источник информации – звук (голос).
Преобразователь информации – телефон в целом.
Пример 13.8. Автомобиль
Источник вещества – завод изготовитель и топливо.
Преобразователь вещества – двигатель.
Источник энергии – топливо.
Топливо имеется внутри автомобиля в бензобаке – внутренний источник энергии, который пополняется извне – заправочная станция (внешний источник).
Преобразователь энергии – двигатель. Он же является преобразователем вещества.
Кроме того, в автомобиле имеются дополнительные источники энергии – источники электрической энергии: аккумулятор и преобразователь механической энергии в электрическую – генератор. Пополнение электрической энергии осуществляется за счет вращения коленчатого вала.
Связи
Связи должны обеспечивать:
• подвод необходимых и достаточных:
– веществ;
– энергии;
– информации;
• организациюпотоков (вещества, энергии и информации);
• обеспечение системных свойств;
• отсутствие вредных воздействий (вредных потоков):
– внутренние не должны осуществлять вредных воздействиймежду элементами системы (вредные потоки);
– внешние связи не должны осуществлять вредных воздействий системы на надсистему и окружающую среду и противостоять вредным воздействиям окружающей среды и надсистемы на систему (вредные потоки).
Связи можно разделить по признакам.
1. Уровень взаимодействия:
• внутренние связи;
• внешние связи.
2. Вид связи:
• вещественные;
• энергетические;
• информационные.
3. Полезность:
• полезные связи;
• бесполезные связи;
• вредные связи.
4. Наличие:
• присутствующая связь;
• отсутствующая связь.
5. Временные характеристики:
• постоянная связь;
• временная связь;
• динамическая связь.
6. Вид контакта:
• контактные;
• бесконтактные.
Внутренние связи – это связи внутри системы. Один из видов внутренних связей – это сборка элементов системы в корпусе.
Внутренние связи в системе необходимы для:
• построения структуры системы;
• определения внутренней функциональности системы;
• выявления нежелательных и вредных воздействий в системе.
Внешние связи – это связи с надсистемой, включая объект, для которого предназначена система, и связи с внешней средой. Связь с объектом должна обеспечивать выполнения главной функции системы.
Внешние связи системы определяют работоспособность системы при взаимодействии с надсистемой и внешней средой и отсутствие отрицательных внешних воздействий на окружение. Система должна оставаться работоспособной при воздействии расчетных (заранее заданных) внешний воздействий.
Вещественные связи – это контактные связи, чаще всего механические, например, соединение деталей в корпусе, соединение проводов, труб, трансмиссии и т. д.
К энергетическим связям могут быть отнесены, например, электрические провода и кабели, топливные трубопроводы и т. д.
К информационным связям могут быть отнесены, например, провода, по которым осуществляется передача информации, контроль и управление, все виды беспроводной связи и т. д., и т. п.
Полезные связи обеспечивают выполнение полезных функций.
Бесполезные связи – это, как правило, лишние связи, не создающие полезной работы и не выполняющие полезных функций. Это избыточные связи, которые желательно устранить.
Вредные связи – это связи, создающие вредные действия (вредные функции). Этот вид связей необходимо устранять в первую очередь.
Отсутствующая связь возникает в случаях, когда при проектировании не учли какую-то полезную связь или после проектирования, возникла необходимость в новой связи, а она не предусмотрена. Такую связь мы называет отсутствующей.
Постоянная связь – это связь, которая не меняется в процессе работы системы, например, связь элементов в корпусе.
Временная связь – это связь, которая со временем исчезает, например, стрела имеет связь с луком только во время прицеливания.
Динамическая связь – это связь, изменяющаяся во времени, например, в телефоне имеется связь с абонентом только во время разговора, потом она отключается. При необходимости эта связь может быть восстановлена. Практически в любом электронном приборе, транзистор подключает и отключает сигнал.
Контактные связи осуществляются с помощью веществ – вещественные связи (механические соединения, трубопроводы, провода и т. п.).
Бесконтактные связи осуществляются с помощью полей (весь диапазон электромагнитных излучений: радиоволны, инфракрасное, видимое, ультрафиолетовое, рентгеновские и гамма-излучения; электрическое и магнитное поля; звуковые поля и т. д.).
Связи
