Понятие система и ее изменяемость. Модель и ее свойства.

Возможно решение двух видов технических задач:

• разработка технической системы (задача синтеза). Здесь конеч­ный вид системы еще неизвестен и невольно приходится опе­рировать с ее приближенными представлениями;

• исследование реальной системы (задача анализа). Здесь полу­чение обозримого и понятного описания, удобство работы и ре­альность проведения исследований требуют упрощения изу­чае­мой системы и исключения из рассмотрения второстепен­ных факторов.

Эффективность решения за­дачи зависит и оттого, на­сколько полно учтены все связи как меж­ду частями рассматри­ваемого объекта, так и с взаимодействую­щими с ним другими объектами. Поэтому целесообразно любой объект, сложный ли он или простой, рассматривать как систему.

Внутри такой системы можно выделить логически свя­занные бо­лее простые части - подсистемы, единство частных свойств кото­рых и образует качественно новые свойства сис­темы. С другой стороны, ряд систем могут быть взаимосвязан­ными и образовы­вать более общую систему, которую называют подсистемой. На­пример: система " лампочка" включает подсис­темы " цоколь", " колба", " нить накаливания", а с другой стороны, является частью, например, такой надсистемы, как " настольная лампа".

Все три понятия - подсистема, система, надсистема - от­носи­тельны и их конкретное содержание определяется назначе­нием объекта и условиями его применения. Так, в предыдущем примере система " настольная лампа" будет подсистемой для системы " жи­лая комната".

Технические системы предназначены для людей, ими созда­ются и эксплуатируются. Поэтому человек также обязан рассмат­риваться в качестве одной из взаимодействующих сис­тем. При этом должно приниматься во внимание не только фи­зическое взаимодействие, но и духовно-эстетическое воздейст­вие.

Технические системы активно взаимодействуют и с окру­жающей средой, испытывая влияние внешних нагрузок, измене­ния температуры, влажности и других факторов. В то же время систе­мы сами оказывают влияние на эту среду, загрязняя ее продуктами износа и утечками веществ, выделяя тепло и т. п. Внешняя, или как ее еще называют - жизненная среда, также должна рассмат­риваться в качестве системы, взаимосвязанной с проектируемым объектом. Жизненная среда конкретизирует ус­ловия применения и производства объекта проектирования, влияет на выбор показате­лей качества.

Изменяемость во времени. Технические системы не воз­никают мгновенно и в никуда не исчезают, а как и живой орга­низм находятся в постоянном развитии. Эти системы и связан­ная с ни­ми деятельность последовательно проходят ряд этапов:

• планирование работы,

• проведение исследований и проектирование,

• производство,

• эксплуатация,

• утилизация (переработка и захоронение вышедшего из упот­ребления изделия).

Все вместе, т. е. период от возникновения потребности в соз­дании технической системы до ее ликвидации вследствие ис­чер­пания потребительских качеств, составляет жизненный цикл. Учет этапов жизненного цикла позволяет избежать неожиданно­стей и, следовательно, уменьшить издержки или даже предот­вратить воз­можный ущерб, рационально спланировать деятель­ность по соз­данию и обслуживанию объекта.

С другой стороны, техническая система возникает не на пус­том месте. Важно учитывать историю и предусматривать перспек­тивы развития и применения разрабатываемого объекта, а также областей науки и техники, на достижениях которых ба­зируются соответствующие разработки. Создание новых систем возможно двумя путями - эволюционным, посредством непре­рывных посте­пенных изменений в уже имеющейся системе (введение отдель­ных новых частей, улучшения работы преж­них), и революцион­ным, посредством значительных качествен­ных изменений (замена большинства частей старой системы на новые, разработка прин­ципиально нового объекта, как по конст­рукции, так и по техноло­гии производства).

Примеры применения указанных принципов и их осо­бенности будут приведены в следующих главах.

Всю жизнь нам постоянно приходится соприкасаться с раз­личными системами. Это - физические, биологические, соци­аль­ные, технические и иные системы, а также комбинированные сис­темы. С техническими системами, их разработкой, производ­ством и эксплуатацией, связана деятельность инженера (назва­ние про­исходит от латинского слова ingenium и переводится как " способность, изобретательность").

Техническая система - целостная, обладающая опреде­ленной структурой совокупность взаимосвязанных средств и предметов труда (элементов). Она включает такие виды продук­ции, как изде­лия (от небольшой гайки до огромных турбин) и сооружения (от мелких построек до крупных транспортных се­тей, технических комплексов, промышленных комбинатов). Вне людей технические системы не существуют - людьми разраба­тываются, изготовляют­ся и эксплуатируются, и уже изначально фактически являются частью комбинированных, человеко-тех­нических систем (их еще называют человеко-машинными сис­темами).

Свойства технических систем не сводятся к сумме свойств от­дельных ее элементов. И поэтому, работа с ними требует зна­ния, как составляющих их элементов, так и особенностей об­разованной на их основе всей системы в целом. Кроме того, характер и осо­бенности проектирования зависят от вида раз­рабатываемой систе­мы.

Упрощенное представление реальной системы и проте­каю­щих в ней процессов называется моделью. Построение моде­лей - моделирование, облегчает изучение имеющихся в системе объективных свойств и закономерностей, поскольку сложность любого материального объекта бесконечна вследствие неисчер­паемости материи и форм его взаимодействий внутри себя и с ок­ружающей средой.

Проектирование тесно связано с моделированием, так как не только включает в себя обе эти задачи, но и основывается на уме­нии выбора и применения тех или иных видов моделей. По­этому напомним основные понятия, используемые в моделиро­вании.