Назначение и характеристики разрабатываемых объектов

Технические системы (как и другие объекты) предназначены для удовлетворения разнообразных потребностей людей, причем не только сугубо материальных (физиологических и психофизических), но и духовных. Эти потребности реализуются посредством выполнения системами определенных действий — функций, которые заранее заложены как в саму систему, так и в каждый ее элемент. Наряду со словом «функция» часто используется слово «назначение», особенно при рассмотрении не технических объектов.

Выполнение требуемой функции — главная цель и основа разработки технической системы. В тоже время, сама система служит лишь ее материальным носителем, т.е. функция — первична, система — вторична и создается по причине невозможности иными, нематериальными средствами удовлетворить потребности людей. Так, автомобиль нужен для перевозки грузов и людей (функция — перемещать в пространстве, создан вследствие нереальности перемещения предметов только усилием мысли), назначение ручки — писать, а книги — хранить информацию и т.д.

Функция, которая отражает назначение системы и ради которой эта система создается, называется главной функцией. Функция, без выполнения которой невозможно выполнение главной функции, называется основной функцией.

Технические системы, создаваясь людьми, должны впоследствии содействовать совершенствованию и самих людей, и, следовательно, обладать гуманистической направленностью, нести наряду с физической не менее важную социально-духовную функцию. Такое воздействие ведет, в свою очередь, к росту технической культуры и, как результат, к дальнейшему прогрессу техники. Техническая система как элемент человеческой культуры, способствующий духовному, нравственному и эстетическому развитию, — в настоящее время определяющий признак степени совершенства этой системы и уровня развития создавшего ее общества. Показателен девиз одной японской фирмы — «Мы не создаем технику, мы создаем человека». А по внешнему виду и удобству эксплуатации, скажем, автомобиля, ручки или книги можно уверенно судить не только об уровне научно-технического развития общества, где они были изготовлены, но и уровне его культуры и нравственных ценностях.

С целью повышения эффективности и качества реализации главной функции может возникнуть потребность в дополнительных функциях, выполнение которых будет осуществляться этой же системой или введенной в нее новой частью. Такие функции называют вспомогательными или сервисными.

Любая техническая система, прежде всего, является физическим объектом. И правильный выбор принципиальных, т.е. физических, основ функционирования предопределит ее жизнеспособность и эффективность. Так, сколько бы ни совершенствовали конструкцию самолета с винтомоторным двигателем, он никогда не разовьет сверхзвуковую скорость, не говоря уже о полетах на больших высотах. Только использование другого физического принципа, например, реактивного движения и созданного на его основе реактивного двигателя, позволит преодолеть звуковой барьер.

Принцип действия технической системы — это последовательность выполнения определенных действий, базирующихся на определенных физических явлениях (эффектах), которые обеспечивают требуемое функционирование этой системы.

Понятие принципа действия используется не только в технике (для физических объектов), но и в других областях — фундаментальных и прикладных науках (например, принцип построения модели, исходные принципы решения задачи), в общественной жизни (например, принципы отбора кандидатов, оказания помощи), экономике (например, принципы налогообложения, исчисления прибыли), культуре (например, художественные принципы). В основе любой деятельности или работы лежат принципиальные исходные положения (методы, способы, направления).

Характеристикой геометрического образа технической системы, ее зримого представления служит структура объекта (технической системы), т.е. форма, количество и взаимное положение элементов, частей и тел, составляющих или представляющих рассматриваемую систему-объект. Примерами структуры также являются план литературного произведения и законопроекта, алгоритм, схема и т.д.

Понятие структуры объекта отличается от понятия структуры процесса, характеризующего последовательность и состав стадий и этапов работы, совокупность процедур и привлекаемых технических средств, взаимодействие участников процесса.

Общепринятой основной элементарной характеристикой системы служит параметр, т.е. величина, представляющая определенное физическое, геометрическое или иное свойство объекта и имеющая количественную оценку. В зависимости от назначения параметры можно подразделить на функциональные, объектные и вспомогательные.

Функциональные параметры характеризуют выполняемую функцию. Эти параметры в процессе проектирования известны, и создание технической системы заключается в разработке объекта с требуемыми значениями функциональных параметров.

Объектные параметры характеризуют материальный носитель функции (объект, устройство, изделие). К ним относятся его геометрические характеристики (размер, форма, взаимное положение, количество), марка и состояние использованных материалов. При этом марка (название) материала выступает как обобщенный параметр, объединяющий в себе данные о составе, условиях изготовления и иных свойствах материала. Обобщенные параметры используются, когда излишняя конкретизация при решении задачи не требуется, либо вызывает потребность в дополнительных специальных знаниях. Однако должна быть ссылка на документ, однозначно раскрывающий содержание обобщенного параметра (например, сталь 45 ГОСТ1050). По этой причине марка материала является элементарным параметром, скажем, для проектировщика, но не для материаловеда или металлурга.

Отыскание величин объектных параметров является целью проектирования.

Остальные параметры относятся к группе вспомогательных параметров. Они необходимы для обоснования принимаемых решений, характеристики свойств системы и т.п.

Состав параметров, и особенно — вспомогательных, для каждой конкретной системы различен. Это связано с отличиями не только в устройстве отдельных систем, но и в предъявляемых к ним требованиях, условиях применения.

Например, в качестве функциональных параметров лифта (функция — поднимать груз) будут выступать высота подъема и масса груза, объектных — размеры и форма лифта и марки материалов, из которых он изготовлен. Вспомогательными параметрами могут стать скорость подъема, срок службы, запас прочности и т.д., т.е. все то, что использовалось при обосновании принимаемых решений и дополнительно характеризует технические, экономические, социальные и иные свойства изделия.

Технические системы различаются по назначению и устройству и, как объекты исследований и разработки, могут описываться теми или иными моделями. Рассмотрим состав и виды представлений технических систем.