Уровни описания технических систем

Определение потребности
В задаче формулируется новая потребность, уточняются условия и ограничения ее реализации.
Потребность технического объекта соответствует функциональному назначению или цели создания объекта.
В формулировке цели указывается два состояния: исходное и конечное (желаемое).
Например, создать установку для изготовления из бревна пиломатериалов при условии, что установка должна быть смонтирована на железнодорожной платформе, а привод установки возможен только от двигателя внутреннего сгорания.

Нахождение технической функции
Техническая функция определяется способом физического превращения, преобразования (соединения, передачи) входного сигнала (потока вещества, энергии, информационных сигналов и др.) в выходной поток (новое вещество, перемещение, информацию и др.).
Она позволяет ответить на вопросы что, как и во что преобразуются входные сигналы.
Например, в системе «светильник» входной поток электрического тока преобразуется в выходной световой поток, а в системе ″автомобиль″ входной поток топлива преобразуется в движение автомобиля.
Для реализации одной и той же потребности существует несколько альтернативных технических функций.
Проектировщику предстоит найти их и выбрать наиболее перспективную из них.

Нахождение физической структуры
Структура – это связь между элементами системы, отражающая расположение элементов и характер их взаимодействия.
Для одной и той же технической функции можно найти несколько функциональных альтернативных структур.
При поиске разрабатываемую техническую систему разбивают на узлы с указанием их функций.
Затем проводят функционально-структурный анализ, который начинают с наиболее важных функций.
По источникам информации находят известные узлы функционального идентичного назначения и из них составляют ТС с новыми функциональными связями.

Нахождение физического принципа действия
Каждая функциональная структура системы может быть реализована на основе различных физических принципов действия.
Требуется найти варианты технической системы с применением различных физических законов, закономерностей и явлений.
Например, функцию ″транспортировка груза в воздушной среде″ можно осуществить дирижаблем, самолетом, вертолетом, ракетой.
Физический принцип этих систем разный, хотя они выполняют одну функцию.
В дирижабле используется физический закон движения горячих, легких газов.
В самолете и вертолете реализуется закон образования подъемной силы на теле особой формы при движении его в воздухе с углом атаки.
В ракете используется принцип реактивного движения.
Накопленные варианты анализируются при принятии решений.

Создание технического решения
Один и тот же физический принцип действия может быть реализован большим числом вариантов технических решений.
Решение задачи сводится к разработке различных вариантов и выбору лучших.

Разработка проекта
По каждому техническому решению с изменением параметров в заданном пространстве можно подобрать множество альтернативных вариантов проектов технической системы.
Задача проектировщика сводится к тому, чтобы, используя оптимизационные методы, найти наилучший вариант проекта.
При этом основываются на том, что каждая техническая система стремится к своему идеалу, когда ее параметры (веса, объема, площади и т.п.) приближаются к оптимальным.