Урок 8
Анализ функций технических систем. Морфологический анализ
Раздел. Технологическая система.
Тема урока. Анализ функций технических систем. Морфологический анализ.
Тип урока: комбинированный.
Цели урока: организовать деятельность обучающихся по формированию понятия об анализе функций технической системы и о методе морфологического анализа; обучить учащихся выполнять морфологический и функциональный анализ технической системы.
Технологическая система
§ 10 Анализ функций технических систем. Морфологический анализ
Анализ функции технической системы
Все технические системы пред назначены для выполнения каких-либо функций. Функция — это цель, назначение, роль технической системы. Многие технические системы, кроме основной функции, могут выполнять и вспомогательные (основная функция грузового автомобиля — перевозка грузов, а вспомогательная — например, вытаскивание застрявшего в грязи другого автомобиля). Иногда функцию раскладывают на три составляющие: первая составляющая — это действие, которое производит система, вторая — объект, на который направлено действие, и третья — условия, в которых действие осуществляется (табл. 2).
Таблица 2
Анализ функции технической системы (на примере грузового автомобиля)
| Техническая система | Грузовой автомобиль |
| Функция | Перевозка грузов по суше |
| Действие | Перевозка |
| Объект | Грузы |
| Условие | Перевозка по суше |
Морфологический анализ
Морфологический анализ (метод морфологического анализа) предназначен для решения самых разнообразных задач в различных областях знаний (анализом называют метод исследования, основанный на изучении отдельных частей объекта исследования). Метод морфологического анализа разработан во второй половине XX в. в Швейцарии.
Мы рассмотрим его применительно к техническим системам. Морфологический анализ — это метод конструирования технической системы, основанный на рассмотрении разнообразных комбинаций (сочетаний) составляющих параметров системы и выборе наиболее предпочтительного варианта для системы в целом.
Морфологический анализ выполняют в несколько этапов:
1) формулируют задачу о том, какую конструкцию (или какой принцип действия) должна иметь искомая техническая система;
2) выявляют основные подсистемы создаваемой системы с целью проанализировать их свойства (материалы, из которых они сделаны, принципы работы, их конструкцию и др.). Подсистемы выбирают по следующим признакам:
— количество подсистем должно быть достаточным для полноценного анализа, но не очень большим (так как в этом случае задача анализа значительно усложнится);
— подсистемы должны быть независимы друг от друга;
— подсистемы должны быть равноценными (нельзя рассматривать очень крупные наряду с очень мелкими);
3) перечисляют все возможные варианты сочетаний подсистем в специальной таблице;
4) анализируют возможные варианты технической системы и выбирают наиболее предпочтительный вариант.
В качестве примера проведём анализ конструкции небольшого плавсредства для прогулок по реке.
1. Формулируем задачу: небольшое речное плавсредство должно быть похоже на лодку, катер и т. п.
2. Выявляем основные подсистемы, А — материал корпуса; Б — принцип движения; В — каюта (кубрик).
3. Перечисляем возможные варианты подсистем.
Al — древесина; А2 — металл; А3 — пластмасса
Б1 — вёсла; Б2 — парус; Б3 — мотор
B1 - без каюты; В2 — с каютой.
Морфологическая таблица
| Подсистема | Варианты реализации | ||
| Материал корпуса | А1 | А2 | А3 |
| Принцип движения | Б1 | Б2 | Б3 |
| Каюта (кубрик) | B1 | В2 | |
Общее число возможных комбинаций (вариантов) технической системы: T = 3 х 3 х 2 = 18.
4. Анализируем возможные варианты конструкций.
Вёсельная лодка: Al, Б1, B1; А2, Б1, B1; А3, Б1, B1.
Парусная лодка: Al, Б2, B1; А2, Б2, B1; А2, Б2, BL
Моторная лодка: Al, Б3, B1; A2; Б3, B1; А3, Б3, B1.
Катер: Al, Б3, В2; А2, Б3, В2; А3, Б3, В2.
Возможны и другие комбинации подсистем.
Дальнейший выбор конструкции человек делает, исходя из собственных потребностей, стоимости изделия и других критериев.
Практическая работа № 8
Анализ функций технических систем
1. Выберите из приведённого списка технические системы и запишите их в рабочую тетрадь:
• гора, велосипед, берёзовая роща, настольная лампа, водопад, рояль.
Опишите их назначение (функции).
2. Выполните анализ функций выписанных в тетрадь технических систем, заполнив таблицу (см. табл. 2).
Практическая работа № 9
Морфологический анализ технической системы
1. Выполните морфологический анализ простого изделия — садового рыхлителя (рис. 21). Рассмотрите возможность применения для изготовления рабочей части и ручки следующих материалов: металла, древесины, пластмассы, а для соединения его частей — гвоздя и шурупа.
2. Составьте в рабочей тетради морфологическую таблицу и выберите конструкцию, наиболее полно соответствующую, по вашему мнению, требованиям садовода (и другим требованиям: экономическим, экологическим, требованиям прочности конструкции).
Запоминаем опорные понятия
Функция технической системы, морфологический анализ.
Самостоятельная работа
Работа с информацией.
Узнайте, выполнив поиск в Интернете и других источниках информации, кто изобрёл метод морфологического анализа, в каких областях знаний он применялся и какие технические системы позволил успешно создать. Сохраните информацию в форме описания, схем, фотографий и др. Подготовьте к следующему уроку небольшое сообщение на эту тему.
Проверяем свои знания
1. Что называется функцией технической системы?
2. Каким образом выполняют анализ функции технической системы?
3. Перечислите этапы морфологического анализа.
