Закон согласования ритмики частей системы

Закон согласования ритмики частей системы. Этот за­кон указывает на имеющееся в жизнеспособных системах согласование ее подсистем между собой и с объектами внешней среды по форме, размерам, материалам, частоте колебаний и другим параметрам (прочности, надежности, температуре и т. д.).

Закон соответствия между функцией и структурой технической системы

А.И. Половинкин предложил иную трактовку законов строения техники. Он сформулировал закон соответствия ме­жду функцией и структурой технической системы.

Сущность закона соответствия между функцией и структурой технической системы заключается в следующем.

«В материальной структуре правильно спроектирован­ного и нормально работающего технического объекта каждый элемент (блок, узел, деталь) и его конструктивный признак имеют вполне определенную функцию (назначение) по обес­печению работы технического объекта. И если лишить такой технический объект любого элемента или конструктивного признака, то он либо перестает работать (выполнять свою функцию), либо ухудшит показатели своей работы».

В краткой форме сущность этого закона выражается так. «У правильно спроектированного технического объекта нет лишних деталей».

Данный закон имеет ряд следствий – закономерностей, отражающих особенности конструкторско-технологических решений, имеющих место в различных классах технических систем. А.И. Половинкин обосновывает действие таких зако­номерностей строения техники, как закономерность обобщен­ной функциональной структуры, закономерность симметрии, закономерность оптимального соотношения параметров технического объекта и другие. При этом рассматриваются четыре класса технических систем, объединяющие подавляющее боль­шинство технических объектов в зависимости от их назначения:

- обрабатывающие машины – металлорежущие станки, нагревательные печи, транспортные средства, насосы и сепара­торы, грузоподъемное оборудование и др., осуществляющие обработку материального предмета труда (сырье, заготовки, детали и т. п.);

- источники энергии – водяные колеса и ветряные дви­гатели, паровые машины, электрические генераторы и двига­тели, аккумуляторы и др., преобразующие вещество или извне полученную энергию в конечный вид энергии, необходимый для использования;

- информационные приборы и системы – шкальные и другие измерительные приборы, вычислительная техника, системы автоматического управления (без приводов и испол­нительных органов), осуществляющие преобразование ин­формации (сигналов) из одного вида в другой;

сооружения – промышленные здания, жилые дома, мосты, туннели, трубопроводы, железные и автомобильные дороги и т. п., предназначенные для защиты определенных объектов (людей, животных, растений, оборудования и т. д.) от метеорологических воздействий и (или) поддержания их в определенном положении.

Закономерности обобщенных функциональных структур выражают функциональную полноту технических систем, т. е. состав их подсистем является достаточным для выполнения заданных им технических функций.

Например, согласноза­кономерности обобщенной функциональной структуры обра­батывающих машин в систему этих машин входят четыре под­системы S₁, S₂, S₃, S₄ (рисунок), реализующие соответственно четыре фундаментальные функции Ф₁, Ф₂, Ф₃, Ф₄:

- подсистема S₁, выполняющая технологическую функ­цию (Ф₁), превращает предмет труда А_о, взятый в исходном состоянии, в конечную продукцию А_к;

- подсистема S₂, выполняющая энергетическую функцию (Ф₂), преобразует вещество или извне полученную энер­гию W_о в конечный вид энергии W_к, необходимый для реали­зации технологической функции Ф₁;

- подсистема S₃, выполняющая функцию управления (Ф₃), осуществляет управляющие воздействия U₁, U₂ на под­системы S₁, S₂ в соответствии с заданной программой Q и

полученной информацией U₁° U₂° о количестве и качестве выработанной конечной продукции А_к и конечной энергии W_к;

- подсистема S₄, выполняющая функцию планирования (Ф₄), осуществляет сбор (получение) информации Q^о о произведенной продукции А_к и определение потребных качественных и количественных характеристик Q конечной продукции.

Закономерности обобщенных функциональных структур источников энергии и информационных приборов и систем также отражают наличие в них четырех подсистем S₁, S₂, S₃, S₄, реализующих функции Ф₁, Ф₂, Фз, Ф₄. К ним относятся:

- подсистема S₁, выполняющая функцию получения пер­вичной энергии (информации) Ф₁, превращает вещество или извне полученную

энергию (информацию) в определенный

промежу­точный вид энергии (информации),

удобный для дальнейшего преобразования

Рисунок 1. Обобщенная (например, топливо в тепловую энергию);

функциональная структура - подсистема S₂, выполняющая функцию обрабатывающих машин преобразования (Ф₂), превращает энергию (информацию) промежуточного вида в энергию конечного вида, необходимую для использования (например, тепловую энергию в механическую);

- подсистема S₃, выполняющая функцию управления (Ф₃), осуществляет управляющие воздействия на подсистемы S₁ и S₂ в соответствии с заданной программой и полученной информацией о количестве и качестве произведенного конеч­ного вида энергии (информации);

- подсистема S₄, выполняющая функцию планирования (Ф₄), производит сбор (получение) информации о выработан­ной энергии (информации) и определяет потребные качест­венные и количественные характеристики конечной энергии (информации).

В отдельных технических объектах этих классов техни­ческих систем подсистемы S₁ и S₂ могут совмещаться. Напри­мер, в электрической лампочке накаливания ее спираль преоб­разует полученную извне электрическую энергию в тепловую (промежуточный вид) и световую энергию одновременно.