Структура - это совокупность элементов и связей между ними

Т.е. структура отражает элементы системы и их отношения между собой (геометрические, механические, энергетические и др.).

В технике выделяют такие наиболее характерные типы структур.

1. Корпускулярная.

Состоит из одинаковых элементов, слабосвязанных между собой; исчезновение части элементов почти не отражается на функции системы.

Примеры: фильтр, грохот, сита.

2. "Кирпичная".

Состоит из одинаковых жестко связанных между собой элементов.

Примеры: стена, арка, мост.

3. Цепная.

Состоит из однотипных шарнирносвязанных элементов. Примеры: цепь, гусеница, поезд.

4. Сетевая.

Состоит из разнотипных элементов, связанных между собой непосредственно, или транзитом через другие, или через центральный (узловой) элемент (звездная структура).

Примеры: телефонная сеть, телевидение, библиотека, система теплоснабжения.

5. Многосвязная.

Включает множество перекрестных связей в сетевой модели.

Пример: автодороги.

6. Иерархическая.

Состоит из разнородных элементов, каждый из которых является составным элементом системы более высокого ранга и имеет связи по "горизонтали" (с элементами одного уровня) и по "вертикали" (с элементами разных уровней).

Примеры: редуктор, коробка скоростей.

В конструкторском деле структура обычно характери­зуется чертежом и спецификацией (рисунок 2.1).

Рисунок 2.1 – Коробка передач и ее спецификация

Помимо этого структуру ТС можно рассматривать на различных уровнях абстрагирования, а именно, как:

а) функциональную;

б) органоструктуру;

в) конструктивную схему.

Функциональная структура определяется как упорядоченная совокупность функций и отношений между ними. Функциональная структура строится применительно к рабочему состоянию системы.

Отношения между функциями, представленные в словесной форме, дают функциональное описание способа действия технической системы.

Органоструктура — это абстрактная модель технической системы, содержащая технические средства (исполнительные органы) и отношения между ними. Органо­структура разрабатывается и изображается применительно к рабочему состоянию технической системы.

Конструктивная схема представляет собой описание техни­ческой системы конструктивными элементами; она должна содер­жать упорядоченную совокупность конструктивных элементов и их отношений. Конструктивные схемы системы разрабатываются для рабочего состояния, а также для состояний «разборки» и «сборки» (деталировочные и компоновочные чертежи).

Как было отмечено, четвертый признак – каждая система в целом обладает каким-то особым качеством.

Правильнее различать два вида системных прибавок:

• системный эффект - непропорционально большое усиление (уменьшение) свойств, имеющихся у элементов;
• системное качество - появление нового свойства, которого не было ни у одного из элементов до включения их в систему (та же лебедка или редуктор).

Чтобы точнее определить системный эффект (качество) данной ТС можно воспользоваться простым приемом: надо разделить систему на составные элементы и посмотреть, какое качество (какой эффект) исчезло. Например, отдельно ни одна из частей редуктора не может выполнить свою функцию.

Пример появления системного эффекта. Для доочистки сточных вод гидролизного завода испытывались два способа - озонирование и адсорбция; ни один из способов не давал нужного результата. Комбинированный способ дал поразительный эффект. Были достигнуты требуемые показатели при снижении в 2-5 раз расхода озона и активного угля по сравнению только с сорбцией или только с озонированием.

Технические системы могут быть классифицированы по широкому спектру признаков:

— по функции (рабочему действию), например, технические системы для фиксации, придания формы, вращения, подъема;

— по типу объекта, на который направлено действие, например, технические системы для преобразования материи, энергии, информации;

— по принципу осуществления рабочего действия, например, технические системы, основанные на механическом, гидравличе­ском, пневматическом, электронном, химическом, оптическом, акустическом принципе;

— по характеру функционирования, например, мощностные, скоростные, импульсные технические системы, системы для раз­личных условий окружающей среды (например, для тропического климата) и т. п.;

— по уровню сложности, например, конструктивные элемен­ты, узлы, машины, предприятия в целом;

— по способу изготовления, например, технические системы, изготовленные путем литья, ковки, штамповки, обточки;

— по степени конструктивной сложности;

— по форме, например, технические системы (конструктивные элементы) в виде тела вращения, плоские, сложной формы;

— по материалу, например, технические системы из стали, меди, пластмассы;

— по степени оригинальности конструкции, например, за­имствованные, доработанные, модифицированные, оригинальные технические системы;

— по типу производства, например, технические системы, изготовленные в условиях единичного, серийного или массового производства;

— по названию фирмы-изготовителя, например, технические системы «Сименс», «Фиат», «Зульцер»;

— по месту в техническом процессе, по эксплуатационным свойствам, внешнему виду, технико-экономическим характери­стикам и т. п.

Ясно, что одна и та же техническая система может принадле­жать одновременно к нескольким классам. Рассмотрим более подробно те принципы клас­сификации технических систем, которые являются особо важными с точки зрения проек­тировщика и конструктора.