2.2 技术系统及其确定

1.技术系统

设计的目的是为了满足一定的需求。例如，为了得到某种复杂形状的金属零件，可通过编程在加工中心上对坯料进行加工。坯料是作业对象，加工中心是技术系统，所完成的加工过程是技术过程。

作业对象一般可分三大类：物料、能量和信息。例如，加工过程中的坯料、发电过程中的电量、控制过程中的电子信号等。只有在技术过程中转换了状态，满足了需求，才是作业对象。

满足一定需求的技术过程不是唯一的，因而相对应的技术系统也是不同的。例如，某种形状的金属零件可以用切削、铸造、锻造、轧制、激光成形等不同的技术过程来完成，相对应的技术系统有切削机床、精密铸机、精密锻机、冷轧机、激光成形机等。

技术过程的确定，对设计技术系统是非常重要的。确定的一般步骤如下：① 根据信息集约和调研预测的资料，分析确定作业对象及其主要转换要求；② 分析比较传统的和现代的理论和实践，确定实现主要转换的工作原理；③ 明确实现技术过程的环境和约束条件，环境是与技术系统发生联系的外界的总和，约束条件包括经济条件、生产条件、技术条件、社会条件等；④ 确定主要技术过程和其他辅助过程；⑤ 根据高效、经济、可靠、美观、使用方便等原则，初步划定技术系统的边界，即工作范围。

技术过程是在人-技术系统-环境这一大系统中完成的。划定技术系统与人这一方面的边界，主要确定哪些功能由人完成，哪些功能由技术系统完成。而划定技术系统与环境这一方面的边界，主要确定环境对技术系统有哪些干扰，技术系统对环境有哪些影响。这样，划定了技术系统的两方边界，就确定了技术系统应实现的功能。

技术系统所具有的功能，是完成技术过程的根本特性。从功能的角度分析，技术系统应具有下列能完成不同分功能的单元：① 作业单元，完成转换工作；② 动力单元，完成能量的转换、传递与分配；③ 控制单元，接受、处理和输出控制信息；④ 检测单元，检测技术系统各种功能的完成情况，反馈给控制单元；⑤ 结构单元，实现系统各部分的连接与支承。

图2-1所示的是切削加工中心的功能构成。机床、刀具、夹具组成工艺系统，对作业对象（坯料、物料）进行处理，完成作业功能，生产出合格的工件。电源电器对外部能量进行处理，完成动力功能。数控（CNC）装置把操作者输入的信息进行存储、运算、输出指令，完成控制功能。传感器检测工作过程的变化，反馈给数控装置，完成检测功能。机件连接和支承各个部件，完成结构功能。周围环境传入的热、振动等干扰因素，加工中心的热、噪声、振动、切屑等伴生出传给周围环境。

2.信息集约

信息集约由企业各部门共同完成，分工如下。

（1）情报部门 如产品的技术资料及发展趋势、专利情报、行业技术经济情报等。

（2）开发部门 如性能试验，新材料、新工艺、新技术、产品性能和规格、产品造型、各种标准法规、设计方法等。

（3）制造部门 如生产能力、工时、制造工艺、设备、技术数据等。

（4）营销部门 如国家产业和政策、产品寿命周期分析、市场调查、需求预测、经营销售分析、材料和外购件的价格与供应情况、质量与供货能力、老产品用户意见分析、事故与维修情况分析等。

（5）公关部门 如产品和企业的社会形象、同行的竞争与联合等。

（6）社会部门 如产品与环境污染、节能、资源、动力供应等的关系，产品进入和退出社会、报废消失、升级换代等的效应等。

3.调研预测

调研预测一般从市场、技术、社会环境及企业内部四个方面进行。

1）市场调研

（1）用户对象 如市场面、用户分类、购买力、采购特点等。

（2）用户需求 如品种规格、数量、质量、价格、交货期、心理与生理特点等。

（3）产品的市场位置 如质量、品种、规格统计对比，新老产品情况，市场满足率，产品寿命周期等。

（4）同行 如竞争对手分析、销售情况与方法、市场占有率等。

（5）外购件供应 如原材料、元器件供应质量、价格、期限等。

2）技术调研

（1）现有产品的水平、特点、系列、结构、造型、使用情况、存在问题和解决方案等。

（2）有关的新材料、新工艺、新技术的发展水平、动态与趋势。

（3）适用的相关科技成果。

（4）标准、法规、专制、情报。

3）社会环境调研

（1）国家的计划与政策。

（2）产品使用环境。

（3）用户的社会心理与需求。

4）企业内部调研

（1）开发能力 如各级管理人员的素质与管理方法，已开发产品的水平与经验教训，技术人员的开发能力，开发的组织管理方法与经验教训，掌握情报资料的能力和手段，情报、试验、研究、设计人员的素质与数量。

（2）生产能力 如制造工艺水平与经验，动力，设备能力、生产协作能力。

（3）供应能力 如开辟资源与供货条件的能力，选择材料、外购件和协作单位的能力，信息收集能力，存储与运输手段。

（4）营销能力 如宣传和开辟市场的能力与经验、联系与服务用户的能力、信息收集能力、存储与运输能力。

5）可行性报告

在信息集约、调研预测的基础上，由企业内所有业务部门参与的并行设计组和用户共同进行可行性分析，提出可行性报告。

可行性报告一般包括：① 产品开发的必要性和可能性；② 该产品目前国内外现状及水平；③ 确定该产品的技术规格、性能参数和约束条件；④ 提出该产品的技术关键和解决途径；⑤ 预期达到的技术、经济、社会效益；⑥ 预算投资费用及项目进度、期限。

作为可行性报告，在附件的设计要求表中应尽可能地列出定量的设计参数，包括保证产品基本功能的要求与参数，以及希望达到的附加要求与参数。

拟定设计要求表（设计任务书）的原则是详细而明确，先进而合理。所谓详细，就是针对具体设计项目应尽可能地定量化；所谓先进，就是与国内外同类产品相比，在产品功能、技术性能、经济指标等方面都有先进性；所谓合理，就是对设计要求提得适度，实事求是。

产品设计要求是设计、制造、试验和鉴定的依据，一项成功的产品设计，应该满足许多方面的要求，要在技术性能、经济指标、整体造型、使用维护等方面都做到统筹兼顾、协调一致。产品设计中，通用的主要要求有产品功能要求、适应性要求、安全性要求、包装运输要求等。所有这些要求都是对整机而言的，在设计时，应针对不同产品加以具体化、定量化。

【点评2-2】 分析技术系统的目的