Они должны содержаться в необходимом количестве и обеспечивать определенное качество.
К вещественнымэлементам относятся, например, все механические части, в частности корпус.
К энергетическим элементам относятся топливо, источники и преобразователи различных видов энергии.
К информационным элементам могут, например, относиться элементы системы управления, обработки, хранения и передачи информации.
К основным частям (элементам) системы относятся (рис. 13.2):
рабочий орган;
источник и преобразователь вещества, энергии и информации;
связи;
система управления.
Рис. 13.2. Основные элементы системы
К основным частям системы можно отнести и корпус. Он не являетсяминимально необходимым. Отдельные системы могут обходиться и без него, но большинство систем имеют корпус.
Существуют виды технических систем, где корпус является минимально необходимым, например, судно. В водоизмещающих суднах корпус выполнят функцию удержания на плаву.
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 ее работоспособность.
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.
Среди преобразователей 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.