Міністерство освіти і науки України Кіровоградський національний технічний університет Кафедра «Металорізальні верстати та системи»Теорія технічних системКОНСПЕКТ ЛЕКЦІЙз курсу «Теорія технічних систем» для студентів спец. 6.090202 «Технологія машинобудування», 6.090203 «Металорізальні верстати та системи», 6.090205 «Обладнання ливарного виробництва», 6.090206 «Обладнання для обробки металів тиском»Ухвалено на засіданні кафедри Металорізальні верстати та системи Протокол №6 від 18.12.2006 р.Кіровоград 2006 Теорія технічних систем. Конспект лекцій з елементами кредитно-модульної системи організації навчального процесу з курсу «Теорія технічних систем» для студентів спец. 6.090202 «Технологія машинобудування», 6.090203 «Металорізальні верстати та системи», 6.090205 «Обладнання ливарного виробництва», 6.090206 «Обладнання для обробки металів тиском» /Укл.: М.О.Ковришкін. – Кіровоград: КНТУ, 2006. – 72 с. Укладач: Ковришкін Микола Олександрович – канд.техн.наук, доцентРецензент: Кириченко Андрій Миколайович – канд.техн.наук, доцентЗміст C. Вступ …………...……………………………………………….………….. 4 МОДУЛЬ 1 «Введення в курс» ……………………………………….. 7 Лекція 1 «Технічна система (ТС), закони її розвитку» ……………. 7 Лекція 2 «Види та опис технічних систем» ……...………………… 14 Лекція 3 «Система перетворень» …………………………………… 17 МОДУЛЬ 2 «Технічні системи типу «Технічний процес» та «Технічний об’єкт»» ………………………………………………. 24 Лекція 4 «Технічні системи типу «Технічний процес»» ………….. 24 Лекція 5 «Структура технічної системи типу «Технічний об’єкт» (ТО)» ………………………………………………………………….. 34 Лекція 6 «Технічні системи типу «Технічний об’єкт»» …………… 37 МОДУЛЬ 3 «Аналіз та синтез технічних систем» …………... 42 Лекція 7 «Закони побудови технічних систем» ……………………. 42 Лекція 8 «Створення нових технічних систем» .…………………… 48 Лекція 9 «Аналіз технічних систем» ……...………………………… 59 Література ….…………………………………………………………….. 68 Додатки ……………………...……………………………………………. 69 Додаток А Порядок проведення поточного тестового контролю …….. 69 Додаток Б Приклад розв’язання тестового запитання ………………… 71 ВСТУПКурс «Теорія технічних систем» включає цикл лекцій і практичних занять. Він спрямований на підвищення кваліфікації майбутнього інженера як новатора, творця і винахідника, котрий повинен в найкоротший термін впровадити нові технічні ідеї у виробництво. Курс «Теорія технічних систем» є базовим для формування у спеціаліста творчого потенціалу, необхідного для самостійної постановки нових інженерних завдань, рішення задач пошуку нових конструкторсько-технологічних рішень, які в кінцевому рахунку забезпечують підвищення якості продукції, досягнення світового рівня створених об’єктів, всебічну інтенсифікацію і економію ресурсів. Курс «Теорія технічних систем» складається з трьох модулів: модуль 1 «Введення в курс» – 6 тижнів, модуль 2 Технічні системи типу «Технічний процес» та «Технічний об’єкт» – 6 тижнів, модуль 3 «Аналіз та синтез технічних систем» – 6 тижнів. Контроль знань студентів з лекційного матеріалу проводиться у формі поточного тестового контролю (ПТК). Поточний тестовий контроль проводиться по закінченню відповідного модуля. Кожен з трьох тестів складається з 5 запитань. Запитання, що входять до тесту, формуються з тих, що вказані у відповідному модулі. Порядок проведення тесту та заповнення тестового листа наведено в додатку А. Приклад розв’язання тестового запитання наведено в додатку Б. Критерії оцінювання: Неправильна відповідь – 0 балів; Вірна відповідь – на 3 запитання –1 бал, на 4 запитання – 2 бала, на 5 запитань – 3 бала. Загальна сума балів (ЗСБ), яку студент може набрати протягом вивчення курсу лекцій – 0–9 балів (модуль 1 – 0–3 балів, модуль 2 – 0–3 балів, модуль 3 – 0–3 балів). Оцінки в балах по модулях вказані в табл.1, а по курсу лекцій в цілому в табл.2. Студент вважається атестованим з курсу лекцій з відповідного модуля, якщо він набрав кількість балів, що відповідає вказаній в табл.1 в стовбцях «відмінно», «добре» або «задовільно». Таблиця 1 Оцінювання знань студентів при вивченні модуля 1, 2 та 3 Показники Оцінка в балах «5»відмінно «4»добре «3»задовільно «2»незадовільно A B C D E FX F ПТК 3 2 2 1 1 0 0 Таблиця 2. Оцінювання знань студентів при вивченні курсу Показники Оцінка в балах «5»відмінно «4»добре «3»задовільно «2»незадовільно A B C D E FX F ПТК 9 8 7 6 5 4-3 2-0 Студент вважається не атестованим з курсу лекцій з відповідного модуля, якщо він набрав кількість балів, що відповідає вказаній в табл.1 в стовбці «незадовільно». Студент вважається атестованим з курсу лекцій, якщо він набрав кількість балів, що відповідає вказаній в табл.2 в стовбцях «відмінно», «добре» або «задовільно». Студент вважається не атестованим з курсу лекцій, якщо він набрав кількість балів, що відповідає вказаній в табл.2 в стовбці «незадовільно». У випадку не атестації з курсу лекцій з модуля, відповідний тест виноситься на іспит. Критерії оцінювання: Неправильна відповідь – 0 балів; Вірна відповідь – на 3 запитання –1 бал, на 4 запитання – 2 бала, на 5 запитань – 3 бала. Оцінювання знань студентів з лекційного курсу на іспиті проводиться згідно рядка ПТК з табл.1-2.Модуль 1 «Введення в курс»^ ЛЕКЦІЯ № 1 “Технічна система (ТС), закони ЇЇ розвитку”Мета лекції: Ознайомлення студентів з сутністю теорії технічних систем, основними визначеннями та законами розвитку технічних систем.План лекції: 1.Основні поняття, визначення та предмет курсу. 2.Види систем, поняття технічної системи. 3.Закони розвитку технічних систем.1 Основні поняття, визначення та предмет курсуКурс "Теорія технічних систем" містить цикл лекцій та практичних занять, що спрямовані на підвищення кваліфікації майбутнього інженера як новатора, творця і винахідника, котрий повинен в найкоротший термін впровадити нові технічні ідеї у виробництво.^ Предметом курсу є ТС та її елементи з протиріччями, які створюють проблемну ситуацію, вирішення якої можливо шляхом синтезу нової, більш прогресивної системи.^ Метою курсу є придбання студентами: – знань закономірностей розвитку ТС і творчого мислення при створенні ТС, сучасних методів пошуку технічних рішень, активізації творчості, принципів та прийомів подолання технічних протиріч; – вміння застосувати на практиці сучасні прийоми та методи науково-технічної творчості при створенні ТС, розробляти за їх допомогою нові технічні рішення, оформити заявку на винахід; – навичок у рішеннях, пов'язаних з проектуванням, виготовленням, дослідженням та експлуатацією ТС різних класів. Розглянемо базові поняття курсу.Система – це сукупність, яка створена і упорядкована за певними правилами з скінченої множини елементів. В загальному випадку між елементами системи існують певні зв’язки.^ Системний підхід – вимагає розглядати систему як частину над системи, з елементами якої вона пов’язана, а окремі елементи системи можна розглядати як підсистеми. Наприклад, для верстата-автомата: Рис.1.1 – Ієрархія ТС на прикладі автоматичної лінії [1]. Розглянемо різновиди систем за походженням [див.рис.1.2]. Для опису систем використовують узагальнену модель системи [див.рис.1.3].Ціль (мета) – це якісний стан справ, до здійснення якого прямують. Поведінка – це множина послідовних у часі станів системи. Рис.1.2 – Розподіл систем за їх походженням [1]. Рис.1.3 – Узагальнена модель системи [1]. Цілеспрямована поведінка система називається функцією. Поведінку ТС називають функціонуванням.^ Структура системи характеризує внутрішню організацію, порядок і побудову системи, тобто структура – це сукупність елементів і співвідношень (зв’язків) між ними.^ Оточення (навколишнє середовище Umg) системи – це все те, що не входить до системи.Вхід (In) – це зовнішнє відношення навколишнього середовища до системи, тобто навколишнє середовище –> система.^ Вихід (Ou) – це зовнішнє відношення системи до навколишнього середовища, тобто система –> навколишнє середовище. Входи і виходи системи включають усі види зв’язків з навколишнім середовищем: бажані і небажані зв’язки матеріального (S), енергетичного (E) та інформаційного (I) характеру. Система, її елементи і відносини володіють властивостями, які належать цій системі і її визначають. Тобто, властивістю є будь-яка суттєва ознака об’єкта. Сукупність значень властивостей системи в зазначений момент часу називають станом системи. Два стани системи можуть бути або однаковими, або різними.^ Різницею між станами системи називають відмінність, яка виникає при переході від одного стану до іншого. Різниця може бути диференційованою або дискретною.^ 2 Види систем, поняття технічної системиЗа походженням системи бувають створеними природою (природні) та створеними людьми (виготовленими). Введемо поняття технічної системи, як термін для позначення «абстрактної машини». ^ Технічна система (ТС) в загальному випадку є виготовленою системою, що складається з сукупності елементів і відношень (зв’язків), які утворюють цілісну структуру об’єкту. При вивченні ТС розглядають три сукупності об’єктів: – неорганізовані; – організовані з елементами, об’єднаними в стійку структуру, що має нові властивості; – самопристосовувані – зі зміною зв’язків або структури під дією навколишнього середовища.^ 3 Закони розвитку технічних системЖиття ТС можна уявити [див.рис.1.4] у вигляді S-подібної кривої, яка запозичена з біології, оскільки в цьому відношенні життя ТС можна порівняти з живим організмом. Головні показники ТС Рис.1.4 – Криві розвитку технічної системи [1]. Ця крива показує як в часі змінюються головні показники ТС. Розрізняють ділянки: 1)початкового розвитку ТС – ТС розвивається повільно; 2)розвитку ТС – ТС бурхливо розвивається; 3)стиглість ТС – ТС вибирає свої можливості; 4)старість ТС – можливості ТС не змінюються; 5)деградація ТС – можливості ТС зменшуються. Приблизно на ділянці стиглості даної ТС А виникає нова ТС Б, що більш задовольняє вимогам. Згідно з Г.С.Альтшуллером розвиток ТС описується такими законами: «статики» (початок життя), «кінематики» (розвиток), «динаміки» (головні тенденції розвитку в теперішній час).^ Закони статики: 1)повнота частин – наявність і мінімальна працездатність основних частин ТС; 2)«енергетична провідність» – наскрізний прохід енергії всіма частинами ТС; 3)проходження «ритміки» частин – частоти коливань, періодичності роботи усіх частин.^ Закони кінематики: 1)підвищення ступеню ідеальності – витрати на виготовлення і функціонування ТС прямують до нуля, хоч працездатність її не зменшується; 2)нерівномірність розвитку частин – чим складніша ТС, тим більш нерівномірним є її розвиток; 3)перехід в над систему – вичерпавши можливості розвитку, система включається в над систему, як одна з частин.^ Закони динаміки: 1)перехід з мікрорівня на макрорівень; 2)підвищення ступеню вепольності – зростання кількості елементів і зв’язків між ними. В зв’язку з необхідністю проектування систем розрізняють три характерні типи задач: аналізу, синтезу та вимірювання [див.рис.1.5]. В умовах задачі аналізу ТС задана структура ТС, а визначити необхідно функціонування системи. В умовах задачі синтезу ТС заданий характер функціонування та інші вимоги до ТС, а визначити необхідно структуру, яка задовольняє поставленим вимогам.В умовах задачі вимірювання ТС задані параметри та характер функціонування ТС, а визначити необхідно вхідні параметри. Також можливою є і задача «чорного ящика», в умовах якої задана система, структура якої є невідомою або частково відомою, необхідно визначити її функціонування і, можливо, структуру.Рис.1.5 – Типи задач при проектуванні ТС [1].Контрольні запитання для самоаналізу та тестування:1.Що є предметом курсу?2.Що є метою курсу?3.Що називають системою?4.В чому полягає системний підхід?5.Що називають функцією системи?6.Що називають входом системи?7.Що називають виходом системи?8.Наведіть визначення технічної системи.9.Що називають оточенням системи?10.Що називають властивістю?11.Які бувають види зв’язків з навколишнім середовищем?12.Назвіть основну характеристику початкового розвитку ТС.13.Назвіть основну характеристику розвитку ТС.14.Назвіть основну характеристику стиглості ТС.15.Назвіть основну характеристику старості ТС.16.Назвіть основну характеристику деградації ТС.17.Які Ви знаєте закони розвитку ТС?18.В чому полягає задача вимірювання ТС?19.В чому полягає задача синтезу ТС?20.В чому полягає задача аналізу ТС?^ ЛЕКЦІЯ № 2 “ВИДИ ТА ОПИС ТЕХНІЧНИХ СИСТЕМ”Мета лекції: Ознайомлення студентів з видами та описом технічних систем.План лекції: 1.Види технічних систем. 2.Опис технічних систем.^ 1 Види технічних системЗгідно з різними критеріями можна встановити велику кількість систем, класифікуючи їх: а)За місцем системи в ієрархії: - надсистема, - система, - підсистема. б)За зв’язками з оточенням: - відкриті (з певним довкіллям, тобто принаймні з одним входом або виходом); - закриті або замкнуті (без зв’язку з довкіллям); в)За зміною стану: - динамічні (стан змінюється в часі); - статичні (стан не змінюється в часі). г)За характером функціонування: - детерміновані (в залежності від стану системи можна однозначно судити про її функціонування); - стохастичні (можна висловити тільки припущення відносно різних можливих варіантів функціонування); д)За типом елементів (в розумінні їх конкретності): - конкретні (елементами їх є реальні об’єкти); - абстрактні (елементами є нереальні об’єкти). е)За походженням системи: - природні (створені природою); - виготовлені (створені людьми). є)За характером залежності виходів: - комбінаторні (вихід залежить тільки від входу); - секвентивні (вихід залежить від входу та інших величин). ж)За рівнем складності структури: - надзвичайно складні (мозок, народне господарство); - дуже складні (завод-автомат); - складні (верстат-автомат); - прості (болтове з’єднання). з)За видом елементів: - системи типу «об’єкт» (елементами є речі – двигун, машина, патрон); - системи типу «процес» (елементами є операції – виготовлення, фільтрація, перегонка, різання, шліфування).^ 2 Опис технічних системРозвиток знань пов’язаний з підвищенням складності підходів до дослідження та його методів, котрі вкладають наступну ієрархічну послідовність наукового опису ТС:Параметричний – опис властивостей, ознак та відношень об’єкту на підставі емпіричних спостережень. Це найбільш проста форма і вихідний рівень дослідження об’єкту.Морфологічний – перехід до визначення поелементного складу, побудови об’єкту та взаємовідносин параметрів, які виявлені на попередньому рівні.Функціональний – перехід до функціональної залежності між параметрами (функціонально-параметричний опис), між елементами об’єкту (функціонально-морфологічний опис) або між параметрами і побудовою об’єкту.Фізичний (поведінка об’єкту) – виявлення цілісної картини “життя” об’єкту і механізмів, які забезпечують зміну напрямків та “режимів” роботи об’єкту (найбільш складна форма наукового дослідження). Наприклад, параметричний опис металорізального верстату як ТС це: основні технічні характеристики (технологічні, розмірні, кінематичні, силові, динамічні) та показники (продуктивність, точність, жорсткість, потужність, габарити тощо). Морфологічний опис верстату включає: джерело енергії, двигуни, передавально-перетворюючі та виконавчі механізми, системи керування. Функціонально-параметричний опис встановлює, наприклад, залежність точності обробки від жорсткості пружної системи верстату і режимів різання. Прикладом функціонально-морфологічного опису служить рівнянням балансу кінематичного ланцюга. Опис поведінки верстату може бути виконаний за допомогою таких фундаментальних законів, як закон збереження енергії, кількості речовини, імпульсу сили тощо.^ Контрольні запитання для самоаналізу та тестування: 1.Як класифікуються ТС за місцем системи в ієрархії? 2.Як класифікуються ТС за зв’язками з оточенням? 3.Як класифікуються ТС за зміною стану? 4.Як класифікуються ТС за характером функціонування? 5.Як класифікуються ТС за типом елементів (в розумінні їх конкретності)? 6.Як класифікуються системи за походженням? 7.Як класифікуються ТС за характером залежності виходів? 8.Як класифікуються ТС за рівнем складності структури? 9.Як класифікуються ТС за видом елементів?10.В чому полягає параметричний опис ТС?11.В чому полягає морфологічний опис ТС?12.В чому полягає функціональний опис ТС?13.В чому полягає фізичний опис ТС?14.Назвіть види наукового опису ТС в ієрархічній послідовності.^ ЛЕКЦІЯ № 3 “Система перетворень”Мета лекції: Ознайомлення студентів з системою перетворень.План лекції: 1.Модель системи перетворень. 2.Елементи системи перетворень.^ 1 Модель системи перетвореньІснують системи типу «об’єкт» і типу «процес». Поряд з природними процесами людина організовує виготовлені процеси з метою здійснити необхідні або жадані для неї зміни. Виготовлені процеси, в котрих ті чи інші властивості об’єкту дії (операнда) змінюються при участі людей і технічних засобів для досягнення бажаного стану операнда, називається перетвореннями. Термін «операнд» (Od) обраний як загальна назва речей, систем та станів, які віддані цілеспрямованому перетворенню, як наслідку певних впливів, заснованих на фізичних, хімічних та біологічних явищах і описаних деякою інструкцією-рецептом, алгоритмом, технологією. Дії на операнд виконуються операторами і є виходами операторів. На рис.1.6 представлена загальна модель процесу перетворення, де впливи операторів здійснюються у вигляді потоків матерії (S), енергії (E) та інформації (I). Рис.1.6 – Модель процесу перетворення [1].Типовими видами процесів в техніці є керування і регулювання. Керування – це процес в системі, завдяки якому одна чи кілька вхідних величин діють бажаним чином на інші, які вважаються вихідними. Регулювання – це процес завдяки якому деякі зміни (регульовані) величини безперервно співставляються з еталонними (керованими), причому на регульовані величини здійснюється вплив з метою приведення відповідних відхилень до нуля.^ Відношення (R) – це взаємозалежність або вплив двох і більше об’єктів або явищ абстрактного або конкретного типу. Вираз «об’єкт Х знаходиться у відношенні R до об’єкту Y» записується так R(X,Y). Відношення може бути рефлексним, симетричним або транзитивним і характеризується так: а) рефлексивність – кожний об’єкт еквівалентний самому собі; б) симетричність – якщо один об’єкт еквівалентний іншому, то другий еквівалентний першому; в) транзитивність – два об’єкти еквівалентні між собою, якщо вони роздільно еквівалентні третьому. Якщо виконуються усі три умови, то відношення називається відношенням еквівалентності. Кореляція – це математична модель відношення в узагальненій формі. Основою для побудови системи перетворень [див.рис.1.7] є такі припущення, які витікають з досвіду людей: - бажані перетворення операнда (об’єкту перетворення) досягаються цілеспрямованими впливами матеріального (S), енергетичного (E) або інформаційного (I) типів; - ці три типи впливів при будь-якому перетворенні здійснюються людьми (), технічними системами () і оточенням (Umg). Рис.1.7 – Модель системи перетворень [1].Приклад системи перетворення наведено в табл.1.1. Інтерпретація моделі перетворень дозволяє зробити такі висновки: 1.Для задоволення потреб людей або вибирається необхідний об’єкт, або задається потрібний стан операнда. Цей стан () є метою перетворення. 2.Операндами перетворень можуть бути живі істоти, зокрема люди, а також матеріальні, енергетичні та інформаційні об’єкти. 3.Вибирають відповідний початковий стан операнда як вхідну величину (або він задається). Стан може бути досягнутий з декількох початкових станів . 4.Зміна називається перетворенням. 5.Перетворення виникає або з незадовільного стану або потребою в . 6.Перетворення виконується на підставі деякої технології, яка являє собою упорядковану сукупність цілеспрямованих часткових змін. Стан операнда може бути досягнутий різними методами (технологіями). 7.Перетворення (як взагалі, так і часткове) здійснюється шляхом матеріального, енергетичного або інформаційного впливу на операнд. 8.Впливи здійснюються трьома системами-операторами: людьми, технічними системами та реальним оточенням. Усі названі оператори мають зв’язки (матеріальні, енергетичні і/або інформаційні) між собою. Між процесом дії і процесом перетворення існує причинний зв’язок, а саме – зміни операнда в процесі перетворень () викликаються діями () технічної системи як причини. З іншого боку, ця причина (дія системи) є наслідком ланцюжка дій в системі, ініційованих вхідними впливами на систему. Обробка речовини, енергії або сигналів передбачає виконання за допомогою технічних об’єктів (ТО) деякої чітко певної послідовності операцій. В зв’язку з цим технологією будемо називати спосіб, метод або програму перетворення речовини, енергії або інформаційних сигналів із заданого початкового стану у заданий кінцевий стан за допомогою певних ТО. Різноманітність технологій така ж велика, як і різноманітність ТО, і завдяки інженерному творенню продовжує швидко підвищуватись. Наприклад, існують різні технології виготовлення болтів і гайок, переробка руди, тощо. В останній час великого значення набули так звані інформаційні технології, де додатковим інструментом є моделювання, наприклад, за допомогою математичних моделей.^ 2 Елементи системи перетворень Елементи системи перетворень приведено на рис.1.7.Операнд – це пасивний елемент розглядуваної системи, до якого належать люди, матерія, енергія, інформація або їх комбінація.Люди як оператори системи перетворень можуть бути визначені як множина тільки тих людей, які виконують будь який вид дій для певного перетворення.^ Технічні системи як оператори системи перетворень – це підмножина ТС(TS), які виконують будь-який вид дій для певного перетворення. Оператор «реальне оточення» (Umg) осягає усі джерела зовнішніх впливів в найближчому оточенні процесу перетворення, котрі в більшості випадків неможливо вказати точно. В реальне оточення включають тільки ті елементи, які мають зв’язки з елементами системи перетворень: геосферу (а саме, поверхню землі і воду), біосферу (людей, тварин і рослин), техносферу, атмосферу і клімат (погоду). З гео-, біо- і атмосфери можуть бути побудовані різні екосистеми [див.рис.1.8], рівноваги яких не слід порушувати при розробці будь-яких технічних систем. Рис.1.8 – Екосистема та техносфера [1].Техносфера включає всі технічні системи, які створені людьми. Приклад системи перетворень наведено в [1]. Розглянемо систему перетворення типу матеріали → верстат [див.табл.1.1].Таблиця 1.1. Приклад системи перетворень матеріали → верстат Участь операторів у дії Оточення, Umg Цех (1.освітлення, 2.опалення, 3.вентиляція, 4.водопровід, 5.каналізація і т.і.) Технічні системи, 1.довідники, 2.технічні проспекти, 3.креслярське приладдя, 4.ЕОМ, 5.матеріали, 6.верстати, 7.інструменти, 8.технологічне оснащення, 9.вимірювальні інструменти, 10.преси, 11.системи контролю. Люди, 1.конструктор, 2.рахівник, 3.технолог, 4.постачальник, 5.верстатник, 6.складальник, 7.дослідник, 8.випробовувач, 9.контролер, 10.адміністратор, 11.програміст. Дії 1.ескізне проектування, 2.розрахунки, 3.робоче проектування, 4.вибір технології, 5.комплектація обладнання, 6.матеріально-технічне постачання, 7.виготовлення деталей, 8.складання, 9.випробування, 10.регулювання. Технологія Конструювання і виробництво Перетворення Матеріали → верстат Контрольні запитання для самоаналізу та тестування:1.Визначте термін «операнд».2.Що називають перетворенням?3.Наведіть визначення відношення.4.Яким може бути відношення?5.Яке відношення називають відношенням еквівалентності?6.Що називають кореляцією?7.Що є метою перетворення?8.Чим викликається перетворення?9.Яким шляхом здійснюється перетворення?10.Якими впливами досягаються бажані перетворення операнда?11.Що або хто може бути операндами перетворень?12.Що осягає оператор «реальне оточення» Umg?13.Які елементи включають в «реальне оточення» Umg?14.Визначіть термін «технологія».15.З чого будуються екосистеми?16.Чи можна порушувати рівновагу екосистем при розробці технічних систем?17.Що включає техносфера?Модуль 2 Технічні системи типу«Технічний процес» та «Технічний об’єкт»^ ЛЕКЦІЯ № 4 “технічні системи типу «технічний процес»”Мета лекції: Ознайомлення студентів з технічними системами типу «Технічний процес».План лекції: 1.Визначення і модель технічного процесу. 2.Структура і операції технічного процесу. 3.Класифікація і опис технічних процесів.1 Визначення і модель технічного процесуМодель технічного процесу(ТР) [див.рис.2.1] будується на відношеннях в системі перетворень. Узагальнений ТР визначає перетворення операнда без точної вказівки того, «чим», «хто», «коли» і «де» його виконують. Опис будь-якого ТР повинен містить відповіді на такі запитання: а) Що є операндом і які його стани (початковий, кінцевий і проміжний)? б) За допомогою яких перетворень (технології) досягається сукупне перетворення Od1→Od2 в межах існуючих умов – природних явищ, суспільних законів та інших обмежень? в) Якими діями (матеріальними, енергетичними, інформаційними) можуть бути реалізовані часткові перетворення (хоча б приблизно)? г) Якими операторами виконуються окремі дії? Приклади, наведені в табл.2.1, містять відповіді на поставлені запитання. В кожному конкретному випадку інформація вводиться безпосередньо в графічне зображення в ТР, де зв’язки стають більш виразними. Вважаючи, що бажаний стан є виходом (результатом) ТР, для цього процесу треба визначити наступні показники, які є його характерними ознаками: кінцевий стан операнда; технологічний принцип; типи і послідовність операцій (дій), які відповідають обраній технологій; результат кожної операції; розподіл по операціях результатів, який відповідає постановці задачі і потрібному кінцевому результату. Рис.2.1 – Структура моделі технічного процесу [1]. Застосування моделі ТР доцільно тільки в тих випадках коли в перетвореннях можуть приймати участь люди, а ТС, яка використовується, має характер «машини», тобто дозволяє досягнути потрібного результату без участі інших ТС. Операндами ТР є: Живі істоти (де змінюються або стан(хворий – здоровий), або місце розташування операндами). Таблиця 2.1 Приклади моделі технічного процесу №п\п Операнд Спосіб перетворення Дії Вид Стан Технологічний принцип Tg PzПідпроцес TeP над матеріалами,енергієюта інформацією Вхідний 1 Вихідний 2 ↓S ↓En ↓I 1 2 3 4 5 6 7 8 1 Сталь Ст 50 Заготовка Деталь TgPzi : обточкаTeP1:Встановити і затиснути заготовкуTeP2:включити обертиTeP3:перемістити різець відносно заготовки з зняттям стружки^ TeP4: вимірятиTeP5: звільнити, деталь покласти в контейнер. TSTSTSTS MeTSTSMeMe MeMeMeMe+TsMe Продовження табл.2.1 1 2 3 4 5 6 7 8 2 Людина Нефункціонуча нирка Нормальна робота нирок TgPzi:трансплантація штучної ниркиTeP1:підготувати пацієнта і медперсонал до операціїTeP2 :хвору нирку усунутиTeP3 :трансплантувати штучну ниркуTeP3: контролювати процес видужування TSTSTS Me+TsMeMeMe Me+TSMe+TSMe+TSMe+Ts Матерія (де змінюються основні властивості, форма, розміри, місце розташування, тощо). Енергія (де перетворюються одні види в інші, а також вимірюються їх параметри). Інформація (де змінюються форми, кількість, якість, а також місце розташування). В математичній формі стан операнда записується так:; ;де зверху – властивості операнда, а знизу – міра цих властивостей.2 Структура і операції технічного процесуОперацією називається елементарний процес, який відповідає одній робочій дії. Структура ТР [див.рис.2.2] залежить в першу чергу від технології, яка може вдосконалюватись в часі згідно з прогресом знань і складається з окремих операцій в певній послідовності. Розрізняють операції: робочі (при яких для досягнення бажаної зміни властивостей операнда, наприклад, заготовка – деталь, використовують ті чи інші фізичні закони і явища); обслуговування (змащування, усунення стружки, охолодження, …); підготовчі (затиск деталі, підведення супорта, …); керування та регулювання (вимірювання, наладка верстата, зміна робочого режиму, ...) погодження (складання, ув’язка частин проекту, …). Показники технічного процесу наведені в табл.2.2. Таблиця 2.2 Показники технічного процесу Показники Технічні Економічні Планові 1 2 3 4 ОперандВхідВихід Матеріал, розміри, форма, стан поверхні, тиск, температура ЦінаВитрати КількістьТермін(строк)Постачальник Технологія Специфікація операцій Послідовність операцій Витрати Час роботиОператорРобоче місце Рис.2.2 – Структура технічного процесу [1]. Продовження табл.2.2 1 2 3 4 Оператор-робітник Спеціальні знання. Досвід.Особисті якості Заробітна плата Години роботиКількість робітників Технічна система Функціональні властивості Експлуатаційні властивостіЕстетичні властивостіЕргономічні властивостіМаніпуляційні властивості, тощо Ціна Експлуатаційні витрати Час постачанняКількістьПостачальник Спеціальна інформація Перелік типів інформаціїДжерела інформації Витрати Термін(строк)РобітникРобоче місце Умови оточення Фізичні: розташування, потреба в просторі, температура, вологість, освітлення,шум Витрати Термін(строк)ОператорРобоче місце Умови оточення Психологічні: робоча обстановка Продуктивність праці Соціальні: суспільні умови Економічна ситуація ^ 3 Класифікація і опис технічних процесівМожуть бути використані такі способи опису (зображення) технічних процесів: а) блок-схеми (прямокутні з текстом або рисунком); б) граф (ребра – процеси, вузли – стани операндів); в) часова діаграма; г) математичний опис; д) словесний опис; є) спеціальний опис (зображення) (наприклад, опис намові Ляпунова або завдяки символам, наприклад, діаметр 90 Н7 – виконати діаметр 90 с допуском Н7). В табл.2.3 наведена класифікація технічних процесів. Таблиця 2.3 Класифікація технічних процесів Показники Класи процесів 1 2 Операнд Процеси переробки матеріїПроцеси переробки енергіїПроцеси переробки інформаціїПроцеси, які пов’язані з біологічними об’єктами Явища, на котрих базуються робочі дії Фізичні. Механічні.Електроні. Теплові. Хімічні.Біологічні. Комбіновані. Робоча дія Транспортування Сортування ПодрібленняОбробка Складання Продовження табл.2.3 1 2 Спосіб робочої дії Ручна праця. Використання сили тваринМеханізований процес Спосіб керування і регулювання З участю людиниАвтоматизований процес Складність процесів Операції. Підпроцеси. Складні процеси Спів-відношення між входом і виходом Об’єднання: кількість входів більше кількості виходів.Поділення: кількість входів менше кількості виходів. Характер протікання перетворення Безперервний процесДискретний (перервний) процес Контрольні запитання для самоаналізу та тестування:1.На чому будується модель технічного процесу?2.Що визначає узагальнений технічний процес?3.Які показники технічного процесу необхідно визначити?4.Що або хто може бути операндом технічного процесу?5.За яких умов операндом технічного процесу є людина?6.Що називають операцією?7.Скільки робочих дій відповідає одній операції?8.В чому полягає суть робочих операцій?9.В чому полягає суть підготовчих операцій?10.В чому полягає суть операцій обслуговування?11.В чому полягає суть операцій керування?12.В чому полягає суть операцій погодження?13.Які існують способи опису технічного процесу?14.Що означає поняття технологічний принцип?^ ЛЕКЦІЯ № 5 “структура технічнічної системи типу «технічний об’єкт» (ТО)”Мета лекції: Ознайомлення студентів з структурою технічних систем типу «Технічний об’єкт».^ План лекції: 1.Поняття про призначення і структуру технічної системи типу «Технічний об’єкт». 2.Функціональна та органоструктура технічної системи типу «Технічний об’єкт».^ 1 Поняття про призначення і структуру технічної системи типу «Технічний об’єкт»