Урок 15-16 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) В1 В3

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.

Рис. 21. Садовый рыхлитель

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.

Проверить знания